超导磁屏蔽热电流消除方法技术

本发明专利技术公开了属于调节磁变量的系统领域的一种超导磁屏蔽热电流消除方法，包括：步骤1、进行超导屏蔽并对数据进行收集；步骤2、拟合获得超导线圈中电流引入的磁场和线圈进入超导态时刻的主动线圈磁场；步骤3、拟合稳态磁场B

【技术实现步骤摘要】
超导磁屏蔽热电流消除方法


[0001]本专利技术属于调节磁变量的系统
，具体为一种超导磁屏蔽热电流消除方法。

技术介绍

[0002]在利用超导线圈对外磁场进行被动磁屏蔽的过程中，需要将闭环的高温超导线圈浸泡在液氮中。通常，闭环超导线圈是将一根超导带材绕制在线圈骨架上，再将接头进行焊接，形成闭环。在加热器关闭后的降温过程中，超导线圈进入超导态的过程中，外磁场会随时间波动，难以准确的调控外磁场线圈，保持中心区域零磁场。且加热器带来的热电势作用也会在线圈中产生电流，带来额外的磁场。因此在线圈进入超导态时，难以避免的会使得中心区域的磁场偏离预期值。且线圈中会有电流，并在接头电阻作用下持续衰减，表现为磁场中的噪音。
[0003]因此，针对对直流磁场的调节时，在消除磁场的过程中，由于超导线圈的磁场噪声，往往需要进行匹配性调整的问题；有必要对该热电流进行消除。

技术实现思路

[0004]针对
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种超导磁屏蔽热电流消除方法，其特征在于，包括：步骤1、进行超导屏蔽并对数据进行收集
[0005]先关闭主动控制线圈组，再开启加热器；将主动控制线圈组通电流I
a0
，使得目标区域磁场与目标值接近；之后关闭加热器电源，使得超导线圈降温；观测磁探头磁场的变化，并收集数据；
[0006]步骤2、根据对收集到的数据进行拟合，获得超导线圈中电流引入的磁场B
h
、τ和B0(t0)；其中B
h
为超导线圈中电流引入的磁场，t0为线圈进入超导态时刻，t为磁探头收集数据的时刻，τ为由超导线圈的电感和接头电阻决定的常数；
[0007]步骤3、计算在拟合稳态磁场B
s
；
[0008]稳态磁场B
s
符合t0为线圈进入超导态时刻，t为磁探头收集数据的时刻，为测量值；B
c
(t)为t时刻的磁探头中磁场自然变化，为测量值；
[0009]同时获得B0(t0)，并将计算完成的时刻记录为t1时刻；符合B
s
＝B0(t0)+B
a
(t0)，B0(t0)为线圈进入超导态时刻的背景磁场，B
a
(t0)为线圈进入超导态时刻的主动线圈磁场，由主动控制线圈组电流决定，为设定值；
[0010]然后进入选择步骤、根据进入需求进行单次控制操作或两次控制操作：
[0011]当需要进行单次控制操作时，进入步骤A4；当需要进行两次控制操作时，进入步骤B4；
[0012]所述步骤A4、计算出线圈中磁场稳定的条件，包括当在t1时刻之后的第二时刻t2、以及最终磁场与目标值一致需施加的电流；
[0013]若在t2时刻主动控制线圈组磁场改变ΔB
a
＝k(I
a
(t2)
‑
I
a
(t0))，其中k为线圈电流与产生磁场的系数，I
a
(t2)是t2时刻施加的电流，I
a
(t0)是已知项是t0时刻施加的电流；磁探头中磁场自然变化为
[0014]因此，在t2时刻改变主动控制线圈组电流，使得t2时刻需要对主动控制线圈组施加的电流即可使得线圈中磁场稳定在B
s
+ΔB
a
；为了使最终磁场与目标值B
t
一致，计算随后进入步骤A5；
[0015]步骤A5、在t2时刻改变主动控制线圈组电流I
a
(t2)；操作结束；
[0016]所述步骤B4、在t1时刻对主动控制线圈组施加电流
[0017]在计算得出B
h
、τ、B0(t0)时，同时也收集到了t1时刻磁探头中磁场自然变化B
c
(t1)；t1时刻为完成计算，进行第一次对主动控制线圈组进行操作的时刻；
[0018]若B
c
(t1)<B
t
,则在t1时刻施加一个较大的ΔBS
a
，使得B
c
(t)快速增加；若B
c
(t1)>B
t
,则在t1时刻施加一个较大的
‑
ΔBS
a
，使得B
c
(t)快速减小，电场施加值ΔBS
a
为设定值；随后进入步骤B5；
[0019]步骤B5、随后收集数据并计算t3时刻并再次主动控制线圈组施加电流
[0020]可以计算出在t3时刻，有BC
s
(t3)＝B
t
，B
t
为目标值；在t3时刻调整磁场，使得在t3时刻的再次操作的稳态磁场BC
s
(t3)＝B
t
，则目标磁场B
t
稳定在设定值；
[0021]t3时刻的计算方法为：
[0022]其中，B
h
为超导线圈中电流引入的磁场，B
s
为稳态磁场；
[0023]在时得到：调整后的再次电场实际施加值ΔBS
′
a
＝B
t
‑
B
s
‑
ΔBS
a
；进入步骤B6；
[0024]步骤B6、在t3时刻对磁场施加ΔBS
′
a
；操作结束。
[0025]所述B
a
(t0)符合：B
a
(t0)＝
‑
B0(t0)
±
200nT。
[0026]在所述步骤A4中，如果t2没有结果，则进入判断：
[0027]若返回步骤1并在选择步骤中直接进入步骤A4，控制主动控制线圈组选取稍小些的电流，返回计算稳态磁场B
s
的步骤重新操作并计算，得到更小的B
a
(t0)和B
s
，使得B
s
>B
t
；
[0028]若返回步骤1并在选择步骤中直接进入步骤A4，控制主动控制线圈组选取稍大些的电流，返回计算稳态磁场B
s
的步骤重新操作并计算，得到更大的B
a
(t0)和B
s
，使得B
s
>B
t
‑
B
h
。
[0029]本专利技术的有益效果在于：
[0030]1.解决了超导磁场不稳定，目前对该热电流进行消除时，耗时较长的问题。
[0031]2.解决了由于超导磁场随时间变化而变化，消除时产生的磁场和预期值不一样的
问题。
[0032]3.针对时间和操作次数不同的约束需求，提供了单次和两次控制两种操作方法以消除热电流。
附图说明
[0033]图1为本专利技术一种超导磁屏蔽热电流消除方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超导磁屏蔽热电流消除方法，其特征在于，包括：步骤1、先关闭主动控制线圈组，再开启加热器；将主动控制线圈组通电流I
a0
，使得目标区域磁场与目标值接近；之后关闭加热器电源，使得超导线圈降温；观测磁探头磁场的变化，并收集数据；步骤2、根据对收集到的数据进行拟合，获得超导线圈中电流引入的磁场B
h
、τ和B0(t0)；其中B
h
为超导线圈中电流引入的磁场，t0为线圈进入超导态时刻，t为磁探头收集数据的时刻，τ为由超导线圈的电感和接头电阻决定的常数；步骤3、计算在拟合稳态磁场B
s
，符合t0为线圈进入超导态时刻，t为磁探头收集数据的时刻，为测量值；B
c
(t)为t时刻的磁探头中磁场自然变化，为测量值；同时获得B0(t0)，并将计算完成的时刻记录为t1时刻；符合B
s
＝B0(t0)+B
a
(t0)，B0(t0)为线圈进入超导态时刻的背景磁场，B
a
(t0)为线圈进入超导态时刻的主动线圈磁场，由主动控制线圈组电流决定，为设定值；然后进入选择步骤、根据进入需求进行单次控制操作或两次控制操作：当需要进行单次控制操作时，进入步骤A4；当需要进行两次控制操作时，进入步骤B4；所述步骤A4、计算出线圈中磁场稳定的条件，包括当在t1时刻之后的第二时刻t2、以及最终磁场与目标值一致需施加的电流；若在t2时刻主动控制线圈组磁场改变ΔB
a
＝k(I
a
(t2)
‑
I
a
(t0))，其中k为线圈电流与产生磁场的系数，I
a
(t2)是t2时刻施加的电流，I
a
(t0)是已知项是t0时刻施加的电流；磁探头中磁场自然变化为因此，在t2时刻改变主动控制线圈组电流，使得t2时刻需要对主动控制线圈组施加的电流即可使得线圈中磁场稳定在B
s
+ΔB
a
；为了使最终磁场与目标值B
t
一致，计算随后进入步骤A5；步骤A5、在t2时刻改变主动控制线圈组电流I
a
(t2)；操作结束；所述步骤B4、在t1时刻对主动控制线圈组施加电流在计算得出B
h
、τ、B0(t0)时，同时也收集到了t1时刻磁探头中磁场自然变化B
c
(t1)；t1时刻为完成计算，进行第一次对主动控制线圈组进行操作的时刻；若B
c
(t1)&lt...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖凌峰，赵凯，高琦，李紫晗，
申请(专利权)人：成都原力辰教育科技有限公司，
类型：发明
国别省市：