[发明专利]开放式磁重力模型试验系统重力场模拟装置及其方法

摘要

本发明公开了一种开放式磁重力模型试验系统重力场模拟装置及其方法，所述装置包括匀强磁场线圈组、梯度磁场线圈组、导磁铠铁、匀强磁场矫正环以及径向磁场矫正线圈组；所述匀强磁场线圈组由主线圈和补偿线圈组组成且同轴套设在导磁铠铁上，梯度磁场线圈组由两个相同的梯度线圈组成并且分别紧邻导磁铠铁的A发射端和B发射端同轴对称安装，两个匀强磁场矫正环分别套设在A发射端和B发射端外部；所述径向磁场矫正线圈组由四个“马鞍形”径向磁场矫正线圈围成圆形结构并同轴套设在试验空间外部。本发明有效地克服了现阶段磁重力模型试验装置模拟重力场强度低、径向误差大和试验空间封闭的技术难题，极大地推动了磁重力模型试验的发展。

主权项

开放式磁重力模型试验系统重力场模拟装置，其特征在于：包括匀强磁场线圈组、梯度磁场线圈组、导磁铠铁(5)、匀强磁场矫正环以及径向磁场矫正线圈组；所述导磁铠铁(5)由基体和设置于基体上的发射端组成，所述基体为一个竖向长柱和设置于竖向长柱两端的两个水平横柱构成的横截面为圆形的“C”型导磁体(5A)，并且“C”型导磁体(5A)开口处的水平横柱的末端具有向开口内侧设置的竖向短柱，所述发射端包括A发射端(5B)和B发射端(5C)，A发射端(5B)和B发射端(5C)一边一个同轴相对且对称设置在“C”型导磁体(5A)的开口处的水平横柱的末端的竖向短柱上且A发射端(5B)和B发射端(5C)之间的净距为Hf＝Dt+2H；所述匀强磁场线圈组由主线圈(1)和补偿线圈组组成，所述主线圈(1)同轴套设在“C”型导磁体(5A)左侧的竖向长柱上，所述补偿线圈组由A补偿线圈(2A)、B补偿线圈(3A)、C补偿线圈(2B)和D补偿线圈(3B)组成，所述A补偿线圈(2A)和C补偿线圈(2B)分别同轴套设在“C”型导磁体(5A)的两个水平横柱上，B补偿线圈(3A)和D补偿线圈(3B)分别同轴套设在“C”型导磁体(5A)开口处的竖向短柱上；上述主线圈(1)、A补偿线圈(2A)、B补偿线圈(3A)、C补偿线圈(2B)和D补偿线圈(3B)均具有相同的内径且与“C”型导磁体(5A)的横截面直径相同；所述主线圈(1)、A补偿线圈(2A)、B补偿线圈(3A)、C补偿线圈(2B)和D补偿线圈(3B)均由单独的直流电源供电，通电时A补偿线圈(2A)和B补偿线圈(3A)与主线圈(1)具有方向相同的电流场，C补偿线圈(2B)和D补偿线圈(3B)具有与主线圈方向相反的电流场；所述梯度磁场线圈组由A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)组成，A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)具有相同内直径Dn、相同外直径Dw、相同高度H，A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)同轴固定在导磁铠铁(5)的A发射端(5B)和B发射端(5C)之间的间隙中，A梯度磁场线圈(4A)紧邻A发射端，B梯度磁场线圈(4B)紧邻B发射端，且A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)之间存在间隙所述的A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)均由单独的直流电源供电，通电时A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)具有大小相同、方向相反的电流场；所述匀强磁场矫正环由A匀强磁场矫正环(6A)和B匀强磁场矫正环(6B)组成，所述A匀强磁场矫正环(6A)和B匀强磁场矫正环(6B)均为圆环形结构且具有相同的内直径、相同的外直径和相同的高度，A匀强磁场矫正环(6A)和B匀强磁场矫正环(6B)一边一个同轴且间隙套设在导磁铠铁(5)的A发射端(5B)和B发射端(5C)的外部；所述径向磁场矫正线圈组由A径向磁场矫正线圈(7A)、B径向磁场矫正线圈(7B)、C径向磁场矫正线圈(7C)和D径向磁场矫正线圈(7D)组成，所述A径向磁场矫正线圈(7A)、B径向磁场矫正线圈(7B)、C径向磁场矫正线圈(7C)和D径向磁场矫正线圈(7D)均为“马鞍形”线圈，且A径向磁场矫正线圈(7A)和C径向磁场矫正线圈(7C)具有相同的内径、相同的外径和相同的高度，B径向磁场矫正线圈(7B)和D径向磁场矫正线圈(7D)具有相同的内径、相同的外径和相同的高度，A径向磁场矫正线圈(7A)具有与B径向磁场矫正线圈(7B)的外径相同的内径且两者具有相同的厚度，以A径向磁场矫正线圈(7A)与C径向磁场矫正线圈(7C)位置相对且在外围、B径向磁场矫正线圈(7B)与D径向磁场矫正线圈(7D)位置对称且在内围的位置共同围成圆形结构并同轴套设在由A梯度磁场线圈(4A)和B梯度磁场线圈(4B)的组成的磁体结构的外部，径向磁场矫正线圈组中单个线圈弯曲面上的内部中空部分对应弧度为90°，单个线圈线圈弯曲面的整体弧度为90+720(Hj‑hj)/(π(Dnj+Dwj))度，其中Hj为线圈整体高度，hj为线圈的内部中空部分高度，Dnj为线圈内直径，Dwj为线圈外直径；所述A径向磁场矫正线圈(7A)、B径向磁场矫正线圈(7B)、C径向磁场矫正线圈(7C)和D径向磁场矫正线圈(7D)均由单独的直流电源供电，A径向磁场矫正线圈(7A)和C径向磁场矫正线圈(7C)通以大小相同的电流，B径向磁场矫正线圈(7B)和D径向磁场矫正线圈(7D)通以大小相同的电流，且A径向磁场矫正线圈(7A)和B径向磁场矫正线圈(7B)中的电流大小不同，并且上述“马鞍形”线圈中位于径向磁场矫正线圈组上下同一侧的4个圆弧边内的电流为以绕径向磁场矫正线圈组的中轴相同的时钟方向设置。