[发明专利]基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁屏蔽领域，特别是涉及一种基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统。

背景技术

在高性能的被动磁屏蔽，磁屏蔽体的形状的变化对屏蔽效果有影响，且屏蔽因数受外场影响，且两者之间有一定依赖关系。

磁粉探伤需要将钢铁等磁性材料制作的工件予以磁化，利用其缺陷部位的漏磁能吸附磁粉的特征，依磁粉分布来显示被探测物件表面缺陷和近表面缺陷。该探伤方法的特点是显示直观，但需要对待测构件进行磁化，耗时长、需要额外配置磁化设备，且该检测方法灵敏度偏低，只能检测出比较大尺寸的裂纹缺陷。另一种方法是涡流检测，把待测构件置于交变磁场之中，对构件进行激励，进而拾取激励涡流的磁场信息，从而判断待测构件的结构信息。该检测方法检测灵敏度相对较高，可在高温状态、工件的狭窄区域、深孔壁等进行检测，但检测系统需要额外配置激励线圈对待测样件进行激励，根据不同的待测样件还需要选择不同的激励信号，对检测深度与检测灵敏度是相互矛盾的，对一种材料进行涡流检测时，须根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑，然后再确定检测方案与技术参数等。

尤其是在进行pT量级的微弱磁场成像研究中存在以下缺点：第一，由于磁场随距离的三次方反比例衰减，在远距离故障诊断实现方面具有一定的难度；第二，对检测系统信噪比有更高的要求，一般磁通门计和GMR/GMI难以达到需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、测量信号准确、稳定性高的基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统。

本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统，其中，包括上位机、主动磁屏蔽装置、三维移动平台、超导量子干涉仪磁传感器和低温杜瓦装置，超导量子干涉仪磁传感器设置在低温杜瓦装置内部，三维移动平台安装在主动磁屏蔽装置内部，三维移动平台的控制端与三维移动平台控制器的控制信号输出端连接，主动磁屏蔽装置内部还设置有超导量子干涉仪磁传感器，超导量子干涉仪磁传感器的控制端与传感器控制器的控制信号输出端连接，上位机的控制端分别与三维移动平台控制器和传感器控制器的控制信号接收端连接，

主动磁屏蔽装置又包括主屏蔽控制器、超导环和三轴亥姆霍兹线圈，主屏蔽控制器又包括磁通门计、x轴高精度电流源、y轴高精度电流源和z轴高精度电流源，上位机的控制信号输出端分别与x轴高精度电流源、y轴高精度电流源和z轴高精度电流源的控制端连接，x轴高精度电流源、y轴高精度电流源和z轴高精度电流源的电流输出端分别与三轴亥姆霍兹线圈上三个不同维度的线圈连接，三轴亥姆霍兹线圈的中心位置固定有超导环，超导环固定在三维移动平台顶端，超导环的中心位置设置有三维磁通门探头，三维磁通门探头的信号输出端与磁通门计的信号接收端连接，磁通门计的信号输出端与上位机的反馈信号接收端连接。

本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统，其中所述超导量子干涉仪磁传感器位于主动磁屏蔽装置内部。

本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统，其中所述三维移动平台位于主动磁屏蔽装置内部。

本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统与现有技术不同之处在于：本发明采用三轴亥姆霍兹线圈制成的主动磁屏蔽装置，主动磁屏蔽装置内部形成一个柱形的屏蔽区域，该屏蔽区域为开放的空间，对瞬态、谐态磁场具有优秀的屏蔽能力，提供了10nT内均匀的磁场，不仅屏蔽恒定的磁场，也屏蔽低频和中频磁场的干扰，整个装置方便移动，不需要搭建昂贵的磁屏蔽室。主动磁屏蔽装置内部在屏蔽磁场方向光学透明，在屏蔽区域内部可完成对定位样品和三维磁通门探头的自由移动，同时方便观测定位样品的位置。以三维移动平台作为样品运动载体，通过上位机对三维平台控制器进行控制，使得超导量子干涉仪磁传感器能够在待测构件的表面完成准确的、快速的平面扫描式磁场检测，扫描的准确度大大提高。因此，对生物磁测量和无损检测测量应用提供良好的前景。

下面结合附图对本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统作进一步说明。

附图说明

图1为本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统的结构示意图；

图2为本发明基于主被动复合屏蔽的平面磁场扫描成像系统的扫描成像图。

具体实施方式