[发明专利]实时补偿杂散磁场的装置及方法

权利要求书

1.一种实时补偿杂散磁场的装置，其特征在于：包括线性电源（1）、补偿线圈组、采样电阻（4）、场效应管（5）、磁通门计（6）、反馈电路（7），线性电源（1）、补偿线圈组、采样电阻（4）和场效应管（5）通过导线依次串联构成电流回路，线性电源（1）的正极与补偿线圈组连接，其负极与场效应管（5）的源极连接；磁通门计（6）设置在补偿线圈组的外侧，且使磁通门计（6）的z方向与补偿线圈组的轴向一致，且使补偿线圈组中心处沿z方向的目标磁场对磁通门计（6）处x、y方向的磁场没有影响；反馈电路（7）接入采样电阻（4）的两端，反馈电路（7）还分别与磁通门计（6）和场效应管（5）连接，所述线性电源（1）工作在恒压模式，所述补偿线圈组包括补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈（3），补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈（3）为方形线圈且通有方向相同、大小相等的电流，所述补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈两线圈之间的距离和线圈的平均边长相等，测量磁通门计（6）x、y方向的输出电压与其z方向杂散磁场的依赖关系，将磁通门计（6）x、y方向的输出电压的平均值乘以一比例因子后的电压信号与采样电阻（4）两端的电压比较，所获得的误差信号经过带有比例、积分的反馈电路（7）处理，输入到场效应管（5）的栅极-源极电压端口，以实现对变化杂散磁场的实时补偿。

2.一种实时补偿杂散磁场的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）调节补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈Ⅱ（3）的距离，使补偿线圈组满足亥姆霍兹线圈的要求，使得在较小的空间范围内产生大小相等的均匀磁场；

（2）将补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈Ⅱ（3）放置在空间位置，使补偿线圈组中心与要求的目标磁场位置重合；

（3）使线性电源（1）工作在恒压模式，补偿线圈Ｉ（2）和补偿线圈Ⅱ（3）通有方向同向、大小相等的电流；

（4）采样电阻（4）用于测量补偿线圈组中的电流，当电流流过采样电阻（4）后，其两端会产生一个电压信号，且该电压信号和补偿线圈组产生的补偿磁场具有确定的比例关系；

（5）场效应管（5）可通过控制其栅极-源极的电压改变漏极-源极的电阻，将反馈电路（7）输出的信号输入栅极-源极上，通过调节场效应管（5）漏极-源极的有效电阻来改变补偿线圈组的电流，使得补偿线圈组在中心处产生一均匀磁场来补偿环境中的杂散磁场；

（6）磁通门计（6）放置在补偿线圈外侧，使磁通门计（6）的z方向沿补偿线圈组的轴向，补偿线圈中心处沿z方向的目标磁场对磁通门计（6）处x、y方向的磁场没有影响；由于空间磁场的分布满足麦克斯韦方程散度为零的要求，磁通门计（6）x、y方向的磁场与补偿线圈中心处沿轴向的杂散磁场成正比例，且会随着杂散磁场的变化而改变；

（7）通过测量可获得磁通门计（6）x、y方向的输出电压与z方向杂散磁场的依赖关系；将磁通门计（6）x、y方向的输出电压的平均值乘以一比例因子后的电压信号与采样电阻（4）两端的电压比较，所获得的误差信号经过带有比例和积分的反馈电路（7）处理，输入到场效应管（5）的栅极-源极电压端口，以实现对变化杂散磁场的实时补偿。