[发明专利]一种计算磁体内磁场中心位置的方法

权利要求书

1.一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，包括：

步骤一：确定需要测量的磁场方向并预估磁体内磁场中心的位置，以该预估的位置为原点、需要测量的磁场方向为z轴方向建立坐标系，测量以原点为圆心、半径为R的球面上一系列采样点处的磁感应强度；

步骤二：根据各个采样点处的磁感应强度，建立表示磁感应强度随坐标变化关系的插值函数；

步骤三：在以原点为圆心，R'为半径的球面上取P个采样点定义为待优化的坐标变量，建立并求解如下的非线性优化问题：

式中的X₁、Y₁、Z₁、R₁为非负实数，用来定义对x₀,y₀,z₀的约束范围，分别表示坐标点处的磁感应强度的z分量，求解上述非线性优化问题得到的即为磁体内的磁场中心坐标矢量。

2.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，步骤一中，磁场测量设备上的测量探头分布在半径为R的圆弧面上，且符合高斯分布，测量设备绕轴线等角度间隔旋转一周进行测量，得到所有采样点处的磁场。

3.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，步骤二中，任一坐标点处的磁感应强度z分量采用如下的插值公式计算：

上式中，N为插值函数阶数，为坐标点的球坐标，P_nm()表示n阶m次勒让德多项式，a_nm与b_nm为谐波系数，根据测量得到的磁感应强度来确定。

4.根据权利要求3所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，根据测量得到的磁场强度计算谐波系数a_nm,b_nm，0≤m≤n,0≤n≤N的公式为：

上式中，K1为一次测量分布在半径为R的圆弧面上的探头数量，K2为测量设备绕z轴等间隔旋转一周测量的次数,为第i次测量时测量探头所在弧面与x轴的夹角，θ_j、w_j为在0≤θ≤π区间内的K1点高斯积分的第j个积分点以及对应的权重系数，为第i次测量中第j个探头位置的矢量坐标，为坐标点处的磁感应强度的z分量。

5.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，采用内点法求解步骤三中的非线性优化问题。

6.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，R'≤R。

7.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，被测量的磁体为圆柱形超导磁体，需要测量的磁场方向为磁体轴线方向。

8.根据权利要求1所述的一种计算磁体内磁场中心位置的方法，其特征在于，被测量的磁体为平面式永磁体，需要测量的磁场方向为永磁体内上下两个极板的法线方向。