原子自旋磁強(qiáng)計(jì)磁屏蔽筒參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

第44卷第6期

2014年11月東南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）JOUＲNALOFSOUTHEASTUNIVEＲSITY（NaturalScienceEdition）Vol．44No．6Nov．2014doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2014．06．015

原子自旋磁強(qiáng)計(jì)磁屏蔽筒參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

張紅陳熙源鄒升

（東南大學(xué)微慣性儀表與先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210096）

通過(guò)改進(jìn)多層磁屏蔽筒軸向系數(shù)公摘要：為解決磁屏蔽筒制約原子自旋磁強(qiáng)計(jì)靈敏度的問(wèn)題，

式獲得磁屏蔽筒參數(shù)優(yōu)化模型，并在僅改變一項(xiàng)參數(shù)而其他參數(shù)固定的條件下，依據(jù)優(yōu)化模型，利用Matlab軟件對(duì)各參數(shù)對(duì)軸向屏蔽系數(shù)的影響程度進(jìn)行仿真．結(jié)果表明：隨著最內(nèi)層筒半徑、筒長(zhǎng)及徑向?qū)娱g距的增大，軸向屏蔽系數(shù)迅速減��；軸向間隙越大，則屏蔽系數(shù)越大．根據(jù)仿真結(jié)果及實(shí)際應(yīng)用需要優(yōu)化設(shè)計(jì)磁屏蔽筒參數(shù)，并利用Ansoft軟件對(duì)優(yōu)化筒和非優(yōu)化筒的屏蔽效果進(jìn)行仿真．結(jié)果表明，在外界磁場(chǎng)相同的情況下，未優(yōu)化和經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的磁屏蔽筒屏蔽能效分別約為152．1和158．6dB．因此，通過(guò)參數(shù)優(yōu)化模型可獲得體積小、質(zhì)量輕、成本低、屏蔽性能大的磁屏蔽筒．

關(guān)鍵詞：原子自旋磁強(qiáng)計(jì)；磁屏蔽；參數(shù)優(yōu)化；Ansoft；屏蔽效能

1177-04中圖分類(lèi)號(hào)：O441．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001－0505（2014）06-

Parameteroptimizationdesignofmagneticshieldingcylinders

foratomicspinmagnetometer

ZhangHongChenXiyuanZouSheng

（KeyLaboratoryofMicro-InertialInstrumentandAdvancedNavigationTechnologyofMinistryofEducation，

SoutheastUniversity，Nanjing210096，China）

Abstract：Tosolvetheproblemthatthesensitivityofatomicspinmagnetometerisrestrictedbymag-neticshieldingcylinders，theparameteroptimizationmodelsofmagneticshieldingcylindersarede-signedbyimprovingtheaxialcoefficientformulaofmultilayeredmagneticshieldingcylinders．Withthechangeofoneparameterwhiletheotherskeepfixed，accordingtotheoptimizationmodels，theinfluencesofparametersontheaxialshieldingfactoraresimulatedbyusingMatlabsoftware．Thesimulationresultsshowthatwiththeincreaseoftheinnermostradius，innermostlengthandradialgap，theaxialshieldingfactordecreasesquickly．Thelargertheaxialclearance，thegreatertheshieldingfactor．Accordingtothesimulationresultsandthepracticalapplicationneeds，theparame-tersofmagneticshieldingcylindersareoptimized．Thecomparisonoftheshieldingeffectsbetweenthenon-optimizedandoptimizedmagneticshieldingcylindersiscarriedoutbyAnsoftsoftware．Theresultsshowthatunderthesameexternalmagneticfield，theshieldingeffectivenessofthenon-opti-mizedandoptimizedmagneticshieldingcylindersareabout152．1and158．6dB，respectively．Therefore，bytheparameteroptimizationmodels，themagneticshieldingcylinderswithsmallsize，lightweight，lowcost，andgreatperformancecanbeobtained．

Keywords：atomicspinmagnetometer；magneticshielding；parameteroptimization；Ansoft；shiel-

dingeffectiveness

原子自旋磁強(qiáng)計(jì)因其超高的理論靈敏度而備

受關(guān)注．它是一種以超精細(xì)能級(jí)原子躍遷為基礎(chǔ)、．多數(shù)靈敏工作在弱磁環(huán)境下的磁場(chǎng)測(cè)量裝置的磁測(cè)量都需要隔離外部雜散磁場(chǎng)，這對(duì)由高磁導(dǎo)［1-3］

04-07．作者簡(jiǎn)介：張紅（1986—），chxiyuan@seu．edu．cn．收稿日期：2014-教授，博士生導(dǎo)師，女，博士生；陳熙源（聯(lián)系人），男，博士，

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51375087）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金資助項(xiàng)目（CXLX13_083）、高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)

項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目（20110092110039）．

J］．東南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，44（6）：1177-1180．［doi：10．引用本文：張紅，陳熙源，鄒升．原子自旋磁強(qiáng)計(jì)磁屏蔽筒參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)［

3969/j．issn．1001－0505．2014．06．015］

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