【技术实现步骤摘要】
一种基于改进型多点泰勒展开的均匀磁场线圈设计方法
[0001]本专利技术涉及一种基于改进型多点泰勒展开的均匀磁场线圈设计方法，属于磁场操控
，用于科学研究、计量测试、传感器标定等领域。
技术介绍
[0002]众多科学研究及工业领域需要施加均匀磁场完成特定进程。均匀磁场线圈及其高精度设计方法对各类应用进程中磁场操控的准确性十分重要。泰勒展开法是设计均匀磁场线圈的常用方法，其以线圈的结构参数为自变量，将磁场表达式进行泰勒级数展开，根据线圈设计需求用待定系数法求解结构参数。采用泰勒展开方法需要预先规定线圈形状，具有方法简单、设计精度较高、中心区域磁场分布与设计目标的误差较小等优点。然而，传统泰勒展开法仅考虑磁场关于线圈中心点的泰勒展开，作为一种近似分析方法，仅能保证中心区域的均匀磁场，无法保证大范围的磁场均匀性。因此，现有均匀磁场线圈设计方法亟需改进和完善，以实现高精度的磁场操控进程。
技术实现思路
[0003]本专利技术要解决的技术问题是：高精度磁场操控场合对均匀磁场线圈设计精度提出了更高的要求。传统泰勒展...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于改进型多点泰勒展开的均匀磁场线圈设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立直角坐标系xyz，均匀磁场线圈系统的中心位于坐标系原点，线圈所在的平面与y＝0平面平行，产生y方向的磁场，每一对线圈均由两个相同且关于y＝0平面对称的线圈组成；步骤2，线圈形状为方形或圆形，线圈系统的线圈参数包括线圈的边长、半径、匝数、电流方向和各对线圈的y轴坐标绝对值；步骤3，由毕奥
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萨伐尔定律建立线圈系统产生的空间磁场表达式以及磁场关于自变量y的各阶磁场导数表达式；步骤4，在均匀磁场线圈系统内部选定目标均匀区域，分块划分目标均匀区域范围并确定区域中心点，目标均匀区域为线圈中心边长为b的正方体区域，分块划分目标均匀区域的方法采用交叉均匀划分方法；步骤5，由于正方体区域的对称性，在直角坐标系第一象限，分别考虑划分目标均匀区域各个中心点，代入步骤3中的各阶磁场导数表达式，构建多项式来近似表达磁场函数；步骤6，基于步骤5中的多项式，以步骤2中确定的线圈参数为待求参数，以各阶磁场导数之和最小为优化目标，根据实际需要确定关于线圈结构参数的约束条件，采用智能优化算法求解目标优化问题；步骤7，基于毕奥
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萨伐尔定律计算所设计均匀磁场线圈系统产生的磁场，评估磁场分布的均匀性，如设计效果不满足设计目标，则返回步骤2；如设计效果满足设计目标，则由线圈常数确定所需施加电流的大小，实现高精度均匀磁场操控。2.根据权利要求1所述的基于改进型多点泰勒展开的均匀磁场线圈设计方法，其特征在于，所述步骤3中的空间磁场表达式如下：式中，I为线圈中的电流，C为线圈路径，r0为任意场点，B(r0)为线圈内的电流在任意场点r0产生的磁感应强度...
【专利技术属性】
技术研发人员：房建成，王淑莹，陆吉玺，全伟，戚一搏，汪惠敏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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