[发明专利]一种磁屏蔽室的设计方法及系统

说明书

本发明提供一种磁屏蔽室的设计方法及系统，包括以下步骤：基于确定的屏蔽空间，构建具有多层屏蔽层的磁屏蔽室的机械模型；基于所述机械模型，根据不同的相邻屏蔽层的间隔，计算对应的磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，获取相邻屏蔽层的最佳间隔；基于所述机械模型，确定多层屏蔽层的总厚度，计算不同的屏蔽层的厚度比所对应的磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，获取各屏蔽层的最佳厚度。本发明的磁屏蔽室的设计方法及系统能够指导磁屏蔽室的实际搭建，以满足屏蔽空间内局部高指标的要求，并降低搭建成本，便于实际的推广使用。

技术领域

本发明涉及磁屏蔽室的技术领域，特别是涉及一种磁屏蔽室的设计方法及系统。

背景技术

赤道附近地磁场的水平分量大约为40毫特斯拉(mT)。地铁、电梯等磁性物质也会干扰空间中电磁场的大小与分布。复杂的电磁场背景给微弱磁信号的探测造成困难。因此，屏蔽外界磁场干扰，创造近零磁场环境成为进行弱磁探测的首要条件。

坡莫合金指铁镍合金，其含镍量的范围很广，在35％－90％之间。坡莫合金的最大特点是具有很高的弱磁场磁导率。它们的饱和磁感应强度一般在0.6T-1.0T之间。坡莫合金的初始磁导率一般为10⁴以上，可有效地屏蔽低频磁场；铝作为高电导率的材料可以屏蔽高频磁场，因此，通常采用坡莫合金与铝来构建磁屏蔽室。

通常情况下，低频磁场对弱磁的干扰更为严重，而坡莫合金的材料属性、形状、尺寸、间隔、开洞都会影响屏蔽室的屏蔽效能。另外，屏蔽材料，如坡莫合金的价格昂贵，搭建一个体积为1m³、开展实验用的小型屏蔽室，造价都要几十万元人民币。为了获得较好的屏蔽效能，不可能进行反复的尝试。

因此，对于特定的磁屏蔽材料，如何设计磁屏蔽室以达到最优的磁屏蔽效能成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磁屏蔽室的设计方法及系统，通过理论仿真，根据屏蔽空间大小，确定多层屏蔽层的各层厚度和相邻间隔，并预估屏蔽效能，从而指导磁屏蔽室的实际搭建，以满足屏蔽空间内局部高指标的要求，并降低搭建成本，便于实际的推广使用。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁屏蔽室的设计方法，包括以下步骤：基于确定的屏蔽空间，构建具有多层屏蔽层的磁屏蔽室的机械模型；基于所述机械模型，根据不同的相邻屏蔽层的间隔，计算对应的磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，获取相邻屏蔽层的最佳间隔；基于所述机械模型，确定多层屏蔽层的总厚度，计算不同的屏蔽层的厚度比所对应的磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，获取各屏蔽层的最佳厚度。

于本发明一实施例中，根据公式计算所述磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，其中，B_out表示磁屏蔽室外部磁场大小，B_in表示磁屏蔽室内部中心处磁场大小。

于本发明一实施例中，当所述磁屏蔽室包括两层屏蔽层时，根据公式计算所述磁屏蔽室内部中心处的屏蔽效能，其中，X₁和X₂分别为第1层和第2层的尺寸，μ₁和μ₂分别为第1层和第2层材料的磁导率，t₁和t₂分别为第1层和第2层的厚度，系数k由磁屏蔽室的形状决定。

于本发明一实施例中，在屏蔽空间确定的情况下，令为一常数，X₁/X₂＝a，则系数k根据推算。

于本发明一实施例中，确定多层屏蔽层的总厚度后，各屏蔽层的最佳厚度相等。

同时，本发明还提供一种磁屏蔽室的设计系统，包括构建模块、第一获取模块和第二获取模块；

所述构建模块用于基于确定的屏蔽空间，构建具有多层屏蔽层的磁屏蔽室的机械模型；