CN218917608U - 一种磁屏蔽舱剩磁测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于包括：采用无磁材料制成的工作台；设置在所述工作台上的整体采用无磁材料制成的第一轴位移装置，设置在第一轴位移装置上的整体采用无磁材料制成的第二轴位移装置，以及设置在第二轴位移装置上的整体采用无磁材料制成的第三轴位移装置；磁测量传感器，通过无磁材料制成的传感器夹持装置固定在第三轴位移装置上。与现有技术相比，本实用新型的优点在于：整体采用无磁材料制成，同时通过优化机械结构有效解决了结构本身有磁带来的测量影响和由于结构变形产生的精度差技术难题，能使高精度磁场测量传感器在极弱磁场工作环境下依然准确测量剩余磁场。

Description

一种磁屏蔽舱剩磁测试装置

技术领域

本实用新型涉及极弱磁场测量技术领域，特别是涉及一种磁屏蔽舱剩磁测试装置。

背景技术

高精度极弱磁场测量传感器在高端医疗设备检测、航空航天、资源能源勘探、国防和地质灾害监测等方面有着广泛而重要的应用。尤其随着国家大力发展零磁科学，建设极弱磁场重大科技基础设施，未来零磁医学、零磁生物学、零磁化学、零磁基础物理和材料学将聚焦利用极弱磁测量技术，掌握极弱磁场测试装置及其测试方法至关重要。目前经过磁屏蔽装置屏蔽后，剩余磁场可达到10-¹⁵T量级(地球磁场为10-⁶T量级)。

目前常见的位移测试装置多采用金属位移测试装置，本身就带有磁性，不具备对磁屏蔽舱空间内剩磁大小进行测试的先决条件，且量程有限，不具备对磁屏蔽舱内剩余磁场大小测量以及均匀区的搜索。通过选用无磁材料位移测试装置代替金属材料位移装置，并且科学设计无磁材料位移装置机械结构能有效解决结构本身有磁带来的测试影响和由于结构变形产生的测试精度差技术难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种磁屏蔽舱剩磁测试装置，能使高精度磁场测量传感器在极弱磁场工作环境下依然准确测量剩余磁场。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于包括：

采用无磁材料制成的工作台；

设置在所述工作台上的整体采用无磁材料制成的第一轴位移装置，第一轴位移装置包括第一轴安装座和第一轴导轨，第一轴导轨固定在工作台上，第一轴导轨的长度方向沿第一方向分布设置，第一轴安装座活动连接在第一轴导轨上，并能沿第一轴导轨的长度方向来回往复移动；

设置在第一轴安装座上的整体采用无磁材料制成的第二轴位移装置，第二轴位移装置包括第二轴安装座和第二轴导轨，第二轴导轨固定在第一轴安装座上，第二轴导轨的长度方向沿第二方向分布设置，第二轴安装座活动连接在第二轴导轨上，并能沿第二轴导轨的长度方向来回往复移动；第二方向与第一方向之间形成夹角；

设置在第二轴安装座上的整体采用无磁材料制成的第三轴位移装置，第三轴位移装置包括第三轴安装座和第三轴导轨，第三轴导轨固定在第二轴安装座上，第三轴导轨的长度方向沿第三方向分布设置，第三轴安装座活动连接在第三轴导轨上，并能沿第三轴导轨的长度方向来回往复移动；第三方向即与第一方向垂直，还与第二方向垂直；

磁测量传感器，通过无磁材料制成的传感器夹持装置固定在第三轴安装座上。

作为改进，所述第一轴位移装置还包括第一轴固定座、第一传动丝杆和第一手轮，其中第一轴固定座采用工程塑料螺钉固定在工作台上；第一轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第一轴固定座上；第一传动丝杆上设有外螺纹，第一轴安装座上设有内螺纹，第一传动丝杆上的外螺纹与第一轴安装座上的内螺纹相互配合，第一传动丝杆与第一轴导轨平行间隔设置，第一手轮与第一传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第一手轮，使第一轴安装座相对第一传动丝杆和第一轴导轨在第一方向来回往复移动；可以在第一固定座或第一轴导轨上设置刻度线，以控制第一轴安装座的精确移动。

再改进，所述第一手轮通过第一丝杆夹具固定在第一传动丝杆的一个端部，第一传动丝杆的另一个端部采用陶瓷轴承安装在轴承安装座内；第一轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第一轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

再改进，所述第二轴位移装置还包括第二轴固定座、第二传动丝杆和第二手轮，其中第二轴固定座采用工程塑料螺钉固定在第一轴安装座上；第二轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第二轴固定座上；第二传动丝杆上设有外螺纹，第二轴安装座上设有内螺纹，第二传动丝杆上的外螺纹与第二轴安装座上的内螺纹相互配合，第二传动丝杆与第二轴导轨平行间隔设置，第二手轮与第二传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第二手轮，使第二轴安装座相对第二传动丝杆和第二轴导轨在第二方向来回往复移动；可以在第二固定座或第二轴导轨上设置刻度线，以控制第二轴安装座的精确移动。

再改进，所述第二手轮通过第二丝杆夹具固定在第二传动丝杆的一个端部，第二传动丝杆的另一个端部采用陶瓷轴承安装在轴承安装座内；第二轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第二轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

再改进，所述第三轴位移装置还包括第三轴固定座、第三传动丝杆和第三手轮，其中第三轴固定座固定在第二轴安装座上；第三轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第三轴固定座上；第三传动丝杆上设有外螺纹，第三轴安装座上设有内螺纹，第三传动丝杆上的外螺纹与第三轴安装座上的内螺纹相互配合，第三传动丝杆与第三轴导轨平行间隔设置，第三手轮与第三传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第三手轮，使第三轴安装座相对第三传动丝杆和第三轴导轨在第三方向来回往复移动；可以在第三固定座或第三轴导轨上设置刻度线，以控制第三轴安装座的精确移动。

再改进，所述第三手轮通过第三丝杆夹具固定在第三传动丝杆的一个端部，第三传动丝杆的另一个端部采用陶瓷轴承安装在轴承安装座内；第三轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第三轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

再改进，所述第三轴固定座通过与第二轴安装座之间设有用于加强连接稳固性的加强连接支撑板。

再改进，以工作台所在平面为基准平面建立标准坐标系，所述第一方向为标准坐标系的X方向，所述第二方向为标准坐标系的Y方向，所述第三方向为标准坐标系的Z方向。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：整体采用无磁材料制成，同时通过优化机械结构有效解决了结构本身有磁带来的测量影响和由于结构变形产生的精度差技术难题，能使高精度磁场测量传感器在极弱磁场工作环境下依然准确测量剩余磁场。

附图说明

图1为本实用新型实施例中磁屏蔽舱剩磁测试装置的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其包括：

采用无磁材料制成的工作台1；

设置在所述工作台1上的整体采用无磁材料制成的第一轴位移装置，第一轴位移装置包括第一轴安装座11、两根平行间隔设置的第一轴导轨12、第一轴固定座13、第一传动丝杆14和第一手轮15，其中第一轴固定座13采用工程塑料螺钉固定在工作台1上，第一轴固定座13采用热塑性工程塑料POM制成，第一轴导轨12采用无磁免润滑纤维复合材料制成，重量极轻，比铝制导轨重量轻25％，比钢制导轨重量轻75％，第一轴导轨12通过工程塑料螺钉固定在第一轴固定座13上，第一轴导轨12的长度方向沿第一方向分布设置，第一轴安装座11活动连接在第一轴导轨12上，并能沿第一轴导轨的长度方向来回往复移动，第一轴安装座11采用无磁免润滑纤维复合材料制成，重量极轻，第一轴安装座11的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第一轴导轨12与该燕尾式槽口结构滑动配合连接；第一传动丝杆14设置在两根第一轴导轨12之间，第一传动丝杆14与两根第一轴导轨12平行设置，第一传动丝杆14采用空心的碳纤维结构，强度高，重量极轻，第一传动丝杆14上设有外螺纹，第一轴安装座13的上设有内螺纹，第一传动丝杆上14的外螺纹与第一轴安装座13上的内螺纹相互配合；第一手轮15通过第一丝杆夹具16固定在第一传动丝杆14的一个端部，第一传动丝杆14的另一个端部采用陶瓷轴承安装在第一轴承安装座17内，通过摇动第一手轮15，可使第一轴安装座11相对第一传动丝杆14和第一轴导轨12在第一方向来回往复精确移动；

设置在第一轴安装座13上的整体采用无磁材料制成的第二轴位移装置，第二轴位移装置包括第二轴安装座21、两根平行间隔设置的第二轴导轨22、第二轴固定座23、第二传动丝杆24和第二手轮25，其中第二轴固定座23采用工程塑料螺钉固定在第一轴安装座11上，第二轴固定座23采用热塑性工程塑料制成，第二轴导轨22采用无磁免润滑纤维复合材料制成，第二轴导轨22通过工程塑料螺钉固定在第二轴固定座23上，第二轴导轨22的长度方向沿第二方向分布设置，第二轴安装座21活动连接在第二轴导轨22上，并能沿第二轴导轨22的长度方向来回往复移动，第二轴安装座21采用无磁免润滑纤维复合材料制成，第二轴安装座21的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第二轴导轨22与该燕尾式槽口结构滑动配合连接；第二传动丝杆24设置在两根第二轴导轨22之间，第二传动丝杆24与两根第二轴导轨22平行设置，第二传动丝杆24采用空心的碳纤维结构，第二传动丝杆24上设有外螺纹，第二轴安装座23的上设有内螺纹，第二传动丝杆上24的外螺纹与第二轴安装座23上的内螺纹相互配合；第二手轮25通过第二丝杆夹具26固定在第二传动丝杆24的一个端部，第二传动丝杆24的另一个端部采用陶瓷轴承安装在第二轴承安装座27内，通过摇动第二手轮25，可使第二轴安装座21相对第二传动丝杆24和第二轴导轨22在第二方向来回往复精确移动；第二方向与第一方向相互垂直；

设置在第二轴安装座21上的整体采用无磁材料制成的第三轴位移装置，第三轴位移装置包括第三轴安装座31、第三轴导轨32、第三轴固定座33、第三传动丝杆34和第三手轮35，其中第三轴固定座33采用工程塑料螺钉固定在第二轴安装座21上，第三轴固定座33采用热塑性工程塑料制成，第三轴导轨32采用无磁免润滑纤维复合材料制成，第三轴导轨32通过工程塑料螺钉固定在第三轴固定座33上，第三轴导轨32的长度方向沿第三方向分布设置，第三轴安装座31活动连接在第三轴导轨32上，并能沿第三轴导轨32的长度方向来回往复精确移动，第三轴安装座31采用无磁免润滑纤维复合材料制成，第三轴安装座31的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第三轴导轨32与该燕尾式槽口结构滑动配合连接；第三传动丝杆34与第三轴导轨32平行设置，第三传动丝杆34采用空心的碳纤维结构，第三传动丝杆34上设有外螺纹，第三轴安装座33的上设有内螺纹，第三传动丝杆上34的外螺纹与第三轴安装座33上的内螺纹相互配合；第三手轮35通过第三丝杆夹具36固定在第三传动丝杆34的一个端部，第三传动丝杆34的另一个端部采用陶瓷轴承安装在第三轴承安装座37内，通过摇动第三手轮35，可使第三轴安装座31相对第三传动丝杆34和第三轴导轨32在第二方向来回往复精确移动；第三方向同时与第二方向和第一方向垂直；第三轴固定座33通过与第二轴安装座21之间设有用于加强连接稳固性的加强连接支撑板38。

磁测量传感器4，通过无磁材料制成的传感器夹持装置5固定在第三轴安装座31上。

本实施例中，以工作台1所在平面为基准平面建立标准坐标系，所述第一方向为标准坐标系的X方向，所述第二方向为标准坐标系的Y方向，所述第三方向为标准坐标系的Z方向。

上述磁屏蔽舱剩磁测试装置的应用方法，可用于测试磁屏蔽舱内均匀区，其包括如下步骤：

步骤1、将磁测量传感器安装在传感器夹持装置上，将整个装置设置在磁屏蔽舱内；

步骤2、以磁屏蔽舱的几何中心点为中心，以n×n×n为单元格间距，通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取N×N×N正方体区域内共计n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_ix+，其中n和N均为正整数，单位为cm，N为n的倍数，i＝1，2，…n×n×n；

步骤3、将磁测量传感器在与X轴和Y轴所在平面平行的平面内进行180度翻转，然后再通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取上述n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_ix-；

步骤4、将磁测量传感器在与X轴和Y轴所在平面平行的平面内再进行90度翻转，然后再通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取上述n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_iy+；

步骤5、将磁测量传感器在与X轴和Y轴所在平面平行的平面内再进行180度翻转，然后再通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取上述n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_iy-；

步骤6、将磁测量传感器在与X轴和Z轴所在平面平行的平面内再进行90度翻转，然后再通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取上述n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_iz+；

步骤7、将磁测量传感器在与X轴和Z轴所在平面平行的平面内再进行180度翻转，然后再通过移动第一轴位移装置、第二轴位移装置和第三轴位移装置，分别获取上述n×n×n个测量点的剩余磁场强度，分别记为P_iz-；

步骤8、通过如下公式计算N×N×N正方体区域内共计n×n×n个测量点的实际剩余磁场M_i：

步骤9、根据步骤7的计算结果，如果n×n×n个测量点的实际剩余磁场M_i均在预设范围内，则将N×N×N正方体区域输出为目标均匀区，如果n×n×n个测量点的实际剩余磁场M_i中有某一个点的实际剩余磁场不在预设范围内，则降低n值，重复步骤2-8，直至所有n×n×n个测量点的实际剩余磁场M_i均在预设范围内，然后将得到的N×N×N正方体区域输出为目标均匀区。

Claims (9)

1.一种磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于包括：

采用无磁材料制成的工作台；

设置在所述工作台上的整体采用无磁材料制成的第一轴位移装置，第一轴位移装置包括第一轴安装座和第一轴导轨，第一轴导轨固定在工作台上，第一轴导轨的长度方向沿第一方向分布设置，第一轴安装座活动连接在第一轴导轨上，并能沿第一轴导轨的长度方向来回往复移动；

设置在第一轴安装座上的整体采用无磁材料制成的第二轴位移装置，第二轴位移装置包括第二轴安装座和第二轴导轨，第二轴导轨固定在第一轴安装座上，第二轴导轨的长度方向沿第二方向分布设置，第二轴安装座活动连接在第一轴导轨上，并能沿第二轴导轨的长度方向来回往复移动；第二方向与第一方向之间形成夹角；

设置在第二轴安装座上的整体采用无磁材料制成的第三轴位移装置，第三轴位移装置包括第三轴安装座和第三轴导轨，第三轴导轨固定在第二轴安装座上，第三轴导轨的长度方向沿第三方向分布设置，第三轴安装座活动连接在第三轴导轨上，并能沿第三轴导轨的长度方向来回往复移动；第三方向即与第一方向垂直，还与第二方向垂直；

磁测量传感器，通过无磁材料制成的传感器夹持装置固定在第三轴安装座上。

2.根据权利要求1所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第一轴位移装置还包括第一轴固定座、第一传动丝杆和第一手轮，其中第一轴固定座采用工程塑料螺钉固定在工作台上；第一轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第一轴固定座上；第一传动丝杆上设有外螺纹，第一轴安装座上设有内螺纹，第一传动丝杆上的外螺纹与第一轴安装座上的内螺纹相互配合，第一传动丝杆与第一轴导轨平行间隔设置，第一手轮与第一传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第一手轮，使第一轴安装座相对第一传动丝杆和第一轴导轨在第一方向来回往复移动。

3.根据权利要求2所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第一手轮通过第一丝杆夹具固定在第一传动丝杆的一个端部，第一传动丝杆的另一个端部采用陶瓷轴承安装在轴承安装座内；第一轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第一轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

4.根据权利要求1所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第二轴位移装置还包括第二轴固定座、第二传动丝杆和第二手轮，其中第二轴固定座采用工程塑料螺钉固定在第一轴安装座上；第二轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第二轴固定座上；第二传动丝杆上设有外螺纹，第二轴安装座上设有内螺纹，第二传动丝杆上的外螺纹与第二轴安装座上的内螺纹相互配合，第二传动丝杆与第二轴导轨平行间隔设置，第二手轮与第二传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第二手轮，使第二轴安装座相对第二传动丝杆和第二轴导轨在第二方向来回往复移动。

5.根据权利要求4所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第二手轮通过第二丝杆夹具固定在第二传动丝杆的一个端部，第二传动丝杆的另一个端部采用陶瓷轴承安装在轴承安装座内；第二轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第二轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

6.根据权利要求1所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第三轴位移装置还包括第三轴固定座、第三传动丝杆和第三手轮，其中第三轴固定座采用工程塑料螺钉固定在第二轴安装座上；第三轴导轨采用无磁免润滑纤维复合材料制成，并通过工程塑料螺钉固定在第三轴固定座上；第三传动丝杆上设有外螺纹，第三轴安装座上设有内螺纹，第三传动丝杆上的外螺纹与第三轴安装座上的内螺纹相互配合，第三传动丝杆与第三轴导轨平行间隔设置，第三手轮与第三传动丝杆的一个端部连接，通过摇动第二手轮，使第三轴安装座相对第三传动丝杆和第三轴导轨在第三方向来回往复移动。

7.根据权利要求6所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第三手轮通过第三丝杆夹具固定在第三传动丝杆的一个端部，第二传动丝杆的另一个端部固定连接在第二轴安装座上；第三轴安装座的下端面开有燕尾式槽口结构，所述第三轴导轨与该燕尾式槽口结构滑动配合连接。

8.根据权利要求6所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：所述第三轴固定座通过与第二轴安装座之间设有用于加强连接稳固性的加强连接支撑板。

9.根据权利要求1所述的磁屏蔽舱剩磁测试装置，其特征在于：以工作台所在平面为基准平面建立标准坐标系，所述第一方向为标准坐标系的X方向，所述第二方向为标准坐标系的Y方向，所述第三方向为标准坐标系的Z方向。

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