地磁主动屏蔽系统组成与介绍
系统组成
上海天端实业有限公司研制生产的三维地磁自动主动屏蔽系统由三维Helmholtz线圈、磁场检测装置、测控装置组成，如下图所示。
磁场发生装置
磁场发生装置由一台HC300型三维亥姆霍兹线圈和三台YP03-60型高精度直流励磁电源构成。三维亥姆霍兹线圈的每轴线圈组由两个半径相同且平行的圆形线圈组成，每轴线圈组之间相互正交。线圈采用无磁的有机玻璃作为主体框架，其他连接部件采用POM、PMMA和纯铜等无磁材质。每轴线圈组的两个线圈串联，最终与其对应的电源连接，通过控制电源输出的电流以改变每轴的磁场强度，从而生成对应方向的磁场分量Bx、By、Bz。
磁场检测装置
磁场检测装置由磁通门计和三维磁通门探头组成，放置于线圈均匀区内的三维磁通门探头是采用线圈感应原理制成的磁场检测传感器，采用三维高精度磁通门探头，分辨率可达0.1nT，磁通门计为三维磁通门探头提供稳定的工作电压，同时采集探头输出的电压信号，经过放大滤波、AD采集后转换为磁场信号显示于液晶屏幕上，并可通过通讯串口将实时磁场信息上传至上位机软件。
测控装置
测控装置包含移动终端控制设备及上位机软件。上位机软件通过通讯串口与三台高精度直流励磁电源通讯，可通过控制指令设置各台电源输出电流值，同时上位机软件通过串口与磁通门计通讯，可解析指令读取当前磁场值。由此，可形成磁场设置-磁场检测-磁场调整的控制闭环，通过PID算法准确控制线圈内部磁场强度。
三维Helmholtz线圈
产品概述
· HC300圆形三维等径Helmholtz线圈，适用于产生低弱三维磁场，地球磁场的仿真，弱磁场的主动屏蔽等应用；
· 线圈为圆形等径结构，拥有更高的结构强度；
· 可以产生三维磁场,三维磁场分量Bx、By、Bz独立可控；
· 非导电无磁材料框架，线圈采用无氧铜漆包线绕制；
性能参数
|
参数 项目 |
X轴线圈组 |
Y轴线圈组 |
Z轴线圈组 |
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磁场强度 |
110μT±10μT |
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B/I系数 |
110μT±10μt/A |
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磁场分辨率 |
1.2±0.1nT |
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持续使用电流 |
1A |
1A |
1A |
|
瞬间最大电流 |
2.1A |
2.1A |
2.1A |
|
等效直径 |
300mm |
300mm |
300mm |
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等效间距 |
150mm |
150mm |
150mm |
|
使用间距 |
135mm |
135mm |
135mm |
|
直流电阻@20℃ |
2.4Ω±0.3Ω |
2.4Ω±0.3Ω |
2.4Ω±0.3Ω |
|
电感 |
≈2.38mH |
≈2.38mH |
≈2.38mH |
|
重量 |
12kg |
||
均匀性
|
均匀区尺寸 |
均匀性 |
|
60mm*60mm*60mm |
2.5% |
|
30mm*30mm*30mm |
0.5% |
上位机控制软件
产品概述
· 运行于PC机的控制软件，由控制和采集功能组成；
· 主要用于根据采集回路的实时磁场值和控制计算机发送的外部信号，控制电源电流，驱动线圈产生指定大小的磁场强度或主动屏蔽地磁场。
系统工作原理
上位机控制软件由控制部分与采集部分组成。采集部分负责由330磁通门计读取当前的磁场测量值，并以曲线的形式显示在界面上；控制部分负责计算产生指定磁场所需的电流值，并将电流指令输出至相应电源。
软件采用PID闭环控制方式对线圈中心均匀区磁场进行控制，输入端为用户设定的磁场值，软件根据此设定值，由PID算法换算出相对应的控制电流值，输出至电源；线圈产生的磁场随着控制电流的变化而发生变化，330磁通门计将变化后的反馈磁场值发送给上位机，软件根据磁场的设定值与实际值的差值进行不断地调节，直至误差在允许的范围内。
软件界面
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