通过绕组补偿屏蔽磁场线圈非均匀性的方法

摘要

本发明提供一种通过绕组补偿屏蔽磁场线圈非均匀性的方法，通过在屏蔽磁场线圈外绕制特定规格的补偿绕组，通过补偿绕组改变原磁场线圈的磁力线分布，使得屏蔽磁场线圈的非均匀性成数量级的增加。补偿绕组产生的磁场与因为磁屏蔽层改变了磁场线圈内部的磁力线分布而增加非均匀部分磁场的大小相等、方向相反，以达到补偿屏蔽磁场线圈非均匀性的目的。

主权项

通过绕组补偿屏蔽磁场线圈非均匀性的方法，其特征在于，步骤一、在屏蔽磁场线圈中间段的轴线上选取两个以上检测点，测量所选取的检测点的线圈常数；步骤二、以屏蔽磁场线圈中心点为坐标原点，步骤一中所测得的各检测点的线圈常数为纵坐标、相应检测点与坐标原点间距离的矢量值为横坐标，绘制线圈常数各个检测点的线圈常数与该检测点距离屏蔽磁场线圈中心点的坐标关系曲线；步骤三、截取步骤二所绘制的坐标关系曲线中坐标原点左右两个拐点之间的部分，将该部分作为屏蔽磁场线圈的工作段，采用下述多项式(1)拟合工作段曲线：K_B(X)＝K_B0+K_B2X²+K_B4X⁴   (1)式中：K_B(X)为线圈常数拟合式；K_B0、K_B2、K_B4为拟合公式常数；X为检测点与中心点的距离；步骤四、设绕制在屏蔽磁场线圈外的补偿绕组的半径为r，间距为2d，匝数为2w；采用公式(2)计算补偿绕组中心轴线上任意点的线圈常数，其中半径r为常量，d、w均为可调节量；$k_B\left(x\right)=\frac{{\mu }_0{r}^{2}w}{2}\{\frac{1}{{[r^2+{(x+d)}^2]}^{3/2}}+\frac{1}{{[r^2+{(x-d)}^2]}^{3/2}}\}---\left(2\right)$式中：μ₀为真空磁导率；x为补偿绕组上任意一点与中心点之间的距离；步骤五、对公式(2)按麦克劳林公式展开，得到公式(2)的近似公式：$k_B\left(x\right)=k_B\left(0\right)+k_B^{\prime }\left(0\right)x+\frac{1}{2!}{k}_B^{\prime \prime }\left(0\right)x^2+\frac{1}{3!}{k}_B^{\prime \prime \prime }\left(0\right)x^3+\frac{1}{4!}{K}_B^{\prime \prime \prime \prime }\left(0\right)x^4+\mathrm{......}\left(3\right)$其中：$k_B\left(0\right)=\frac{{\mu }_0{r}^{2}w}{{(r^2+d^2)}^{3/2}}$k′_B(0)＝0$k_B^{\prime \prime }\left(0\right)=3{\mu }_0{r}^{2}w[\frac{5d^2}{{(r^2+d^2)}^{7/2}}-\frac{1}{{(r^2+d^2)}^{5/2}}]$k″′_B(0)＝0$k_B^{\prime \prime \prime \prime }\left(0\right)=90{\mu }_0{r}^{2}w[\frac{21d^4}{{(r^2+d^2)}^{11/2}}-\frac{14d^2}{{(r^2+d^2)}^{9/2}}+\frac{1}{{(r^2+d^2)}^{7/2}}]$步骤六、为使补偿绕组与屏蔽磁场线圈产生的磁场相互作用后，最终产生的磁场的线圈常数与位置无关，则应有：$\frac{1}{2!}{k}_B^{\prime \prime }\left(0\right)=\frac{1}{2!}·3{\mu }_0{r}^{2}w[\frac{5d^2}{{(r^2+d^2)}^{7/2}}-\frac{1}{{(r^2+d^2)}^{5/2}}]=-K_{B2}---\left(4\right)$$\frac{1}{4!}{K}_B^{\prime \prime \prime \prime }\left(0\right)=\frac{1}{4!}·90{\mu }_0{r}^{2}w[\frac{21d^4}{{(r^2+d^2)}^{11/2}}-\frac{14d^2}{{(r^2+d^2)}^{9/2}}+\frac{1}{{(r^2+d^2)}^{7/2}}]=-K_{B4}---\left(5\right)$求解式(4)和式(5)，得到补偿绕组的绕制间距2d及匝数2w；步骤七、按步骤六中求得的补偿绕组的绕制间距2d及匝数2w，在屏蔽磁场线圈外绕制补偿绕组，所述补偿绕组的中心、磁轴分别与屏蔽磁场线圈的中心、磁轴重合。