地磁主动屏蔽系统组成与介绍

系统组成

三维地磁自动主动屏蔽系统由上海天端实业有限公司开发生产Helmholtz如下图所示，由线圈、磁场检测装置和测控装置组成。

磁场发生装置

由一个磁场发生器组成HC300型三维亥姆霍兹线圈和三台YP由03-60型高精度直流励磁电源组成。三维亥姆霍兹线圈的每个轴线圈组由两个半径相同、平行的圆线圈组成，每个轴线圈组相互正交。线圈采用无磁有机玻璃作为主框架，其他连接部件采用POM、PMMA纯铜等无磁材料。每个轴线圈组的两个线圈串联，最终连接到相应的电源，通过控制电源输出的电流来改变每个轴的磁场强度，从而产生相应方向的磁场重量Bx、By、Bz。

磁场检测装置

磁场检测装置由磁门计和三维磁门探头组成。放置在线圈均匀区域的三维磁门探头是由线圈感应原理制成的磁场检测传感器磁门探头，分辨率可达0.1nT，通过放大滤波放大滤波器，为三维磁通门探头提供稳定的工作电压，同时收集探头输出的电压信号AD在液晶屏幕上显示采集后转换为磁场信号，实时磁场信息可以通过通信串口上传到上位机软件。

测控装置

测控装置包括移动终端控制设备和上位机软件。上位机软件可以通过通信串口与三个高精度直流励磁电源通信，通过控制指令设置每个电源的输出电流值。同时，上位机软件可以通过串口与磁通门计通信，分析指令读取当前磁场值。因此，可以通过磁场设置-磁场检测-磁场调整形成控制闭环PID准确控制线圈内磁场强度的算法。

三维Helmholtz线圈

产品概述

·HC300圆形三维等径Helmholtz线圈适用于产生弱三维磁场、地球磁场模拟、弱磁场主动屏蔽等应用；

·线圈为圆形等径结构，结构强度较高；

·能产生三维磁场，三维磁场分量Bx、By、Bz独立可控；

·非导电无磁材料框架，线圈绕无氧铜漆；

性能参数

参数 项目	X轴线圈组	Y轴线圈组	Z轴线圈组
磁场强度	110μT±10μT
B/I系数	110μT±10μt/A
磁场分辨率 （使用YP005-40电源）	1.2±0.1nT
连续使用电流	1A	1A	1A
瞬时最大电流	2.1A	2.1A	2.1A
等效直径	300mm	300mm	300mm
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