【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于强磁场调节领域，更具体地，涉及一种强磁场纹波的抑制系统及方法。
技术介绍
1、强磁场是研究物理现象和机理的重要极端实验条件。它对物质磁矩和带电粒子的强烈作用使其被广泛应用于核磁共振、比热测量、i-v测量等多个领域，涵盖物理、化学、生物和医学等多个学科。在这些研究中，磁场的稳定性对测量的精度具有较大的影响，故要求较高，例如，在核磁共振实验中，磁场的稳定度需要好于100ppm。
2、产生数十特斯拉的强磁场需要兆瓦级功率的磁体电源。磁体电源系统分为线性电源和开关电源。线性电源可以产生稳定度很高的强磁场，但在此功率等级下，它的体积庞大，成本极高。与之相比，开关电源的体积和成本都要低得多。然而，开关器件不可避免地会给磁体电流带来开关波纹，从而产生磁场波纹，降低磁场的稳定度。为此，各实验室在磁体电源系统中加入了主动或者被动滤波器以抑制磁体电流纹波。被动滤波器由电感和电容组成。科学实验研究对磁场稳定度较高的要求(<100ppm)使得滤波器的截止频率需要很低，这增加电感电容的数值和数量。同时，高功率的电源也提升了电感和电容耐受的电流和电压等级。这些都会导致被动滤波器的体积庞大和成本很高。对于主动滤波器，若使用开关器件组成则会产生新的纹波；若采用线性器件，则同样面临体积庞大和成本高的问题。因此，无论采用主动还是被动滤波器，产生高稳定度(<100ppm)几十特斯拉的强磁场都具有很高的难度和成本。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种强磁场纹波的抑制系统，包括：磁体线圈、短路线圈、磁体骨架、短路线圈骨架和环氧管的固定装置；
3、短路线圈和磁体线圈同轴；短路线圈位于磁体线圈的内侧；短路线圈骨架用于固定短路线圈；磁体骨架用于固定磁体线圈；环氧管的固定装置位于短路线圈骨架和磁体骨架之间，用于连接短路线圈骨架和磁体骨架；短路线圈内侧区域为滤波区域，也为磁场目标区域，覆盖磁体线圈中心；短路线圈用于等效为滤波器，在交变磁场中根据电磁感应理论产生涡流，涡流激发的感应磁场与交变磁场的变化方向相反，通过抑制交变磁场的变化，抑制滤波区域内磁场纹波；磁体线圈用于产生交变磁场。
4、进一步优选地，短路线圈为金属管，金属管材料为铜或铝。
5、进一步优选地，磁场纹波抑制比例为：
6、
7、短路线圈的截止频率为：
8、
9、其中，ω为磁场纹波的角频率；为磁体线圈产生的交变磁场在短路线圈滤波后，滤波区域的磁场；为没有短路线圈滤波下，磁体线圈在滤波区域产生的交变磁场；μ0为真空磁导率；σ为短路线圈电导率；rin为短路线圈的内径；d为短路线圈的厚度，η为线圈的填充系数。
10、进一步优选地，短路线圈采用多级线圈结构，等效为高阶滤波器。
11、第二方面，基于上述强磁场纹波的抑制系统，本专利技术提供了相应的强磁场纹波的抑制方法，具体为：
12、基于电磁感应理论，短路线圈在基于磁体线圈产生的交变磁场中产生涡流，涡流激发感应磁场，通过抑制交变磁场的变化，进而抑制滤波区域内磁场纹波。
13、进一步优选地，磁场纹波抑制比例为：
14、
15、短路线圈的截止频率为：
16、
17、其中，ω为磁场纹波的角频率；为磁体线圈产生的交变磁场在短路线圈滤波后，滤波区域的磁场；为没有短路线圈滤波下，磁体线圈在滤波区域产生的交变磁场；μ0为真空磁导率；σ为短路线圈电导率；rin为短路线圈的内径；d为短路线圈的厚度，η为线圈的填充系数。
18、进一步优选地，通过调整短路线圈的内径、厚度和电导率以设计不同截止频率的一阶磁场滤波器。
19、进一步优选地，将短路线圈设置为多级线圈的结构以实现高阶滤波器。
20、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
21、本专利技术提供了一种强磁场纹波的抑制系统及方法，其中，在磁体线圈的内侧设置有短路线圈，磁体线圈产生交变磁场，短路线圈等效为滤波器，在交变磁场中根据电磁感应理论产生涡流，涡流激发的感应磁场与交变磁场的变化方向相反，通过抑制交变磁场的变化，抑制滤波区域内磁场纹波；在本专利技术中短路线圈可以为金属管，同时由于金属管廉价易得，可较低成本地实现高水平的磁场纹波抑制，由于直接作用于磁场而非磁体电流，降低了电源的负担和实现难度。
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1.一种强磁场纹波的抑制系统，其特征在于，包括：磁体线圈、短路线圈、磁体骨架、短路线圈骨架和环氧管的固定装置；
2.根据权利要求1所述的抑制系统，其特征在于，所述短路线圈为金属管，所述金属管材料为铜或铝。
3.根据权利要求1或2所述的抑制系统，其特征在于，磁场纹波抑制比例为：
4.根据权利要求1或2所述的抑制系统，其特征在于，所述短路线圈采用多级线圈结构，等效为高阶滤波器。
5.一种基于如权利要求1所述的强磁场纹波的抑制系统的强磁场纹波的抑制方法，其特征在于，具体为：
6.根据权利要求5所述的强磁场纹波的抑制方法，其特征在于，磁场纹波抑制比例为：
7.根据权利要求5或6所述的强磁场纹波的抑制方法，其特征在于，通过调整短路线圈的内径、厚度和电导率以设计不同截止频率的一阶磁场滤波器。
8.根据权利要求5或6所述的强磁场纹波的抑制方法，其特征在于，将短路线圈设置为多级线圈的结构以实现高阶滤波器。
【技术特征摘要】
1.一种强磁场纹波的抑制系统，其特征在于，包括：磁体线圈、短路线圈、磁体骨架、短路线圈骨架和环氧管的固定装置；
2.根据权利要求1所述的抑制系统，其特征在于，所述短路线圈为金属管，所述金属管材料为铜或铝。
3.根据权利要求1或2所述的抑制系统，其特征在于，磁场纹波抑制比例为：
4.根据权利要求1或2所述的抑制系统，其特征在于，所述短路线圈采用多级线圈结构，等效为高阶滤波器。
5.一种基于如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩小涛，王曾文，张绍哲，杨春辉，谢剑峰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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