[发明专利]主动补偿外界直流和交流磁场干扰的高精度磁场发生系统

说明书

本发明是主动补偿外界直流和交流磁场干扰的高精度磁场发生系统，所述的磁场发生系统包括三维亥姆霍兹线圈、标准三维磁通门传感器、三路高精度可控输出电源、高速采集电路板、总电源和系统平台，所述的标准三维磁通门传感器设于三维亥姆霍兹线圈中心，所述的三维亥姆霍兹线圈包括有X轴亥姆霍兹线圈、Y轴亥姆霍兹线圈和Z轴亥姆霍兹线圈，所述的三路高精度可控输出电源的一端分别与三维亥姆霍兹线圈中的三轴对应连接，三路高精度可控输出电源的另外一端与高速采集电路板相连，所述的高速采集电路板分别与总电源和系统平台相连接，属于高精度磁场技术领域。目的是提供一款高精度、可实时补偿直流和交流磁场的干扰，且可节约90％左右的企业资本的新系统。

技术领域

本发明涉及高精度磁场发生系统，特别是主动补偿外界直流和交流磁场干扰的高精度磁场发生系统。

背景技术

生活中有许多其他的外加磁场，比如汽车，地铁，电冰箱，电机运行都会产生磁场，这种磁场是一种冲击磁场或者带有一定频率的快速变化磁场。经过测试，这种快速干扰磁场，最高可达300nT.这种磁场也会叠加在亥姆赫兹线圈产生的磁场上。地球磁场加上其它外界干扰磁场，一起叠加在亥姆赫兹线圈产生的磁场上，造成磁场精度偏差。导致不能满足科学实验的要求。如何在一段时间内获得一个高精度，高稳定性的磁场？如果采用人工手动调整的话，明显不能获得一个高精度的稳定均匀磁场。

当前世界上还没有一套磁场发生系统，能够作到高精度，实时补偿直流和交流磁场的干扰，就是说到目前为止，全世界还没有一款能够产生高精度的稳定的磁场发生系统。

目前为了达到产生高精度磁场的目标，主要用高导磁率的坡莫合金把整个大型亥姆霍兹线圈系统包裹起来，屏蔽掉外界磁场，但这个代价非常大，需要数十到数百万的资金。

虽然目前英国巴丁顿公司和美国MEDA公司使用了自动控制原理，采用NI公司的多功能数据I/O模块，采集磁场探头的输出，自己编制电脑程序，控制电源的电流，驱动亥姆霍兹线圈产生一个反向的磁场，达到补偿地磁场的目的。在此基础上，控制电源电流，可以产生所需要的均匀磁场。这套控制系统结构复杂，可以屏蔽掉变化缓慢的直流磁场。目前这套磁场控制系统对中国有出口管制。

同时这套控制系统有两个很大的缺点：

1.NI公司的多功能数据I/O模块最高模拟采样位数18bit ADC，最高模拟输出为16bit DAC,导致地磁场补偿控制精度最高仅为15nT(量程为100uT的情况下)。

2.不能补偿外界的交流磁场或者突发磁场。整套系统没有考虑>5Hz交流磁场的补偿，不能达到高精度控制的目的。

发明内容

本发明的目的是在于解决现有磁场发生系统，不能够做到高精度、实时补偿直流和交流磁场的干扰且价格较高，而提供主动补偿外界直流和交流磁场干扰的高精度磁场发生系统。

主动补偿外界直流和交流磁场干扰的高精度磁场发生系统，所述的磁场发生系统包括三维亥姆霍兹线圈、标准三维磁通门传感器、三路高精度可控输出电源、高速采集电路板、总电源和系统平台，所述的标准三维磁通门传感器设于三维亥姆霍兹线圈中心，所述的三维亥姆霍兹线圈包括有X轴亥姆霍兹线圈、Y轴亥姆霍兹线圈和Z轴亥姆霍兹线圈，所述的三路高精度可控输出电源的一端分别与三维亥姆霍兹线圈中的X轴亥姆霍兹线圈、Y轴亥姆霍兹线圈和Z轴亥姆霍兹线圈对应连接，三路高精度可控输出电源的另外一端与高速采集电路板相连，所述的高速采集电路板分别与总电源和系统平台相连接。

进一步的，所述三维亥姆霍兹线圈的直径大于一米，所述三维亥姆霍兹线圈的支架为非金属材料。