[发明专利]近零磁空间中的基于形变测量的介电弹性体主动隔微振装置

说明书

一种近零磁空间中的基于形变测量的介电弹性体主动隔微振装置；该装置主要由微位移执行器、形变测量系统和相关驱动控制器组成。本发明考虑了外界环境引起的屏蔽墙面产生的振动，并对这种微型振动进行主动隔绝。近零磁空间中磁噪声抑制的介电弹性体主动隔微振装置直接作用于振动墙面上，既能减小磁屏蔽室随大地一起做低频振动产生的磁噪声，又能较小由于环境中的噪声、气体流动、人走路等因素作用到屏蔽墙面带来的振动引发的微弱磁噪声，本发明所提出的主动隔振方法可以在以往隔振方法的基础上取得更好的隔振效果。

技术领域

本发明属于隔微振技术领域，主要涉及一种近零磁空间中的基于形变测量的介电弹性体主动隔微振装置。

背景技术

磁场会在使用过程中为超精密传感器引入噪声，因此超精密传感器需要在零磁环境中进行标定；零磁室能够为超精密传感器的标定提供一个近零磁的环境，零磁室一般由多层高导磁坡莫合金作为墙体，内部为一个近似房屋的封闭空间；零磁室主要由高导磁材料坡莫合金和退磁线圈实现对外界磁场的屏蔽；然而，坡莫合金材料造价高昂，故此坡莫合金薄板相较于零磁室内部的空间来说较薄，坡莫合金薄板构成的屏蔽墙很容易因为外部扰动振动等造成轻微的形变；这些轻微形变会在一定程度上影响磁屏蔽室的屏蔽效果，引入磁噪声为超精密传感器的标定带来影响；坡莫合金薄板构成屏蔽墙的形变会引起大小趋近于1.5pT/mm的磁场波动，这种磁噪声的影响对超精密传感器的标定而言影响巨大，无法忽略不计；因此，需要对磁屏蔽室进行隔振以减小振动对磁屏蔽室内部磁场的扰动；

能够造成坡莫合金薄板构成屏蔽墙墙面振动的干扰源主要包括：城市中环境噪声引起的振动，屏蔽室地基低频振动，工作人员行走踏步等引起的随机振动等；为了屏蔽这些振动对屏蔽墙引起的振动干扰，需要对屏蔽室进行隔振处理：通过一种大型隔振装置将磁屏蔽室与大地隔离，以减小大地的低频振动对磁屏蔽效果的影响；德国PTB相关研究人员Jens Voigt，Silvia Knappe-Grüneberg等指出，尽管对大地的微弱振动采取了一定的隔振措施，但仍然无法避免一些微米级范围内的残余振动，这些残余振动在一些为弱磁场测量和标定实验中仍然会产生很强的磁噪声。

日本相关研究人员K.Yamazaki，T.Abe，Y.Terazono等在研究磁屏蔽室外人作用于木地板发出的脚步声引起的磁噪声时指出，磁噪声与人走在木地板上发出的声音的声压带来的振动以及木地板自身产生的机械振动有关；他们利用超导量子干涉仪(SQUID)通过测量主动微振动隔离系统(ACMI)打开或关闭工作状态下的磁噪声，将上述脚步声引起的磁噪声来源分为两类：一类是由磁屏蔽室的混泥土地基传递的机械振动(频率为10～25Hz)；另一类是直接由声压带来的微振动(频率为25～50Hz)。

针对目前振动引起磁噪声的两个主要干扰源：地基的微弱低频机械振动和环境声压带来的振动，前者可以通过增加或者改进隔振平台来降低磁噪声；但对于声压引起的振动，无法通过地基隔振设施来降低磁噪声；只能通过阻止或减小环境噪声在传播过程中声压引起的磁屏蔽室墙面的振动，进而达到抑制磁噪声的效果。

发明内容

本发明针对在超精密传感器标定过程中，零磁室屏蔽墙微振动引起磁噪声的屏蔽，设计了一种基于介电弹性体的主动隔微振装置，以减小超精密传感器标定过程中外界环境带来的磁噪声干扰，该装置具体实现过程如下所述：

由于超精密传感器的标定需要一个近零磁空间，故而一般在零磁室内进行超精密传感器的标定，常见的零磁室由多层坡莫合金材料外墙构成；环境中轻微振动都会引起屏蔽墙的形变；屏蔽墙的轻微形变会在很大程度上影响磁屏蔽室的磁屏蔽效果，有外界振动引入磁噪声为超精密传感器的标定带来影响；屏蔽墙的形变会引起大小趋近于1.5pT/mm的磁场波动，这种磁噪声的影响对超精密传感器的标定而言影响巨大，无法忽略不计；因此本发明装置采用主动隔振的思路，利用介电弹性体制动器抑制磁屏蔽室墙面的微振动，达到抑制磁噪声的目的，具体实施步骤如下：