[发明专利]一种获得恒定磁场的电流补偿装置及方法

权利要求书

1.一种获得恒定磁场的电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：复现磁场产生组件、抽运-检测型原子磁力仪4、补偿磁场产生组件和计算机7；

所述复现磁场产生组件包括电流源6、标准线圈2和磁屏蔽筒1，所述磁屏蔽筒1用于屏蔽地磁场，所述标准线圈2轴对称地置于所述磁屏蔽筒1内，所述电流源6向所述标准线圈2通入电流以产生复现磁场；

所述补偿磁场产生组件包括电流源5和标准线圈3，所述电流源5向所述标准线圈3通入电流以产生补偿磁场；

所述抽运-检测型原子磁力仪4的探头部分置于所述标准线圈2的几何中心，用于测量所述标准线圈2轴线上的均匀磁场；

所述计算机7与电流源5相连，用于控制电流源5向标准线圈3通入的电流。

2.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述标准线圈2和标准线圈3同轴，所述标准线圈2和标准线圈3的线圈系数被溯源至约瑟夫森效应、量子化霍尔效应和拉莫尔进动效应三种量子自然基准。

3.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述磁屏蔽筒1为圆柱形，筒内直径为500mm，筒内长度大于或等于700mm。

4.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述磁屏蔽筒1被替换为磁屏蔽系数小于10^-4的磁屏蔽室。

5.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述抽运-检测型原子磁力仪4用于测量恒定磁场的大小和噪声。

6.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述电流源5输出电流的分辨率小于所述电流源6输出电流的分辨率，在构成磁屏蔽筒1(或磁屏蔽室)的软磁材料的磁化状态保持不变的前提下，用电流源5的输出电流监测电流源6输出电流随时间的漂移。

7.一种获得恒定磁场的电流补偿方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-6任一所述的获得恒定磁场的电流补偿装置，所述方法包括：

步骤1：严格控制实验环境，保持磁屏蔽筒1恒温；

步骤2：电流源6输出电流值设定为I₆＝B₀/C₂，其中C₂为标准线圈2的线圈系数；在计算机7测量软件中设定目标恒定磁场值为B₀、电流源5输出电流值I₅＝0，步进电流ΔI＝0；

步骤3：根据抽运-检测型原子磁力仪4测量的磁场值B计算与设定目标磁场值B₀的负偏差ΔB＝B₀-B，则ΔI＝ΔB/(n×C₃)，n为电流补偿速度参数，C₃为标准线圈3的线圈系数；

步骤4：计算机7控制电流源5向标准线圈3输入电流I₅＝I₅+ΔI；

步骤5：重复步骤3和步骤4，使抽运-检测型原子磁力仪4测量的磁场值实时地等于B₀，即获得恒定磁场；其中，电流源5实时输出的电流I₅用于计算电流源6实时输出电流与设定值I₆的偏差ΔI₆＝-(C₃×I₅)/C₂，实现电流源5监测电流源6输出电流随时间的漂移。