一种用于磁场复现和屏蔽的磁干扰主动补偿技术

张海波 翟晶晶 李 享 周昌剑

(中国船舶重工集团公司第七一〇研究所，国防科技工业弱磁一级计量站，湖北宜昌 443003)

1 引 言

环境磁干扰主要指由于车辆、电梯等磁性物体移动产生的低频扰动磁场，以及电力线缆中50Hz/60Hz工频及谐波电流产生的交流扰动磁场[1]。在梯度磁场复现系统[2]中环境磁干扰是影响复现磁场准确度及稳定度的重要因素，在磁屏蔽系统中环境磁干扰是影响屏蔽室内磁场噪声功率谱的重要因素。

提出一种梯度磁场复现系统和磁屏蔽装置的环境磁干扰主动补偿方法，综合前馈/反馈复合控制技术，可同时对三个分量的环境磁干扰进行分别闭环控制补偿。采用的模拟控制器具有响应速度快、结构可靠等特点。

该方法已在“(10～100)μT/m梯度磁场标准装置”、“低剩磁低噪声磁屏蔽室”等计量装置中应用，用于补偿校准现场的动态磁干扰。经过补偿后大大降低了环境磁场噪声，为原子式磁强计梯度容差校准、磁屏蔽系数现场校准等提供稳定的磁环境，降低了装置的测量不确定度水平。

2 磁干扰主动补偿系统设计

2.1 方案设计

补偿原理如图1所示，低噪矢量磁传感器放置在三轴补偿线圈磁场均匀区，将测量到的环境干扰磁场转化为电压信号输入到补偿控制器中，并与目标磁场进行比较，通过反馈控制模块产生补偿信号，与前馈控制模块产生的补偿信号相加后输入到补偿线圈相应方向的绕组中，激励补偿线圈产生与波动磁场方向相反、大小相等的矢量磁场，抵消波动干扰，实现稳定的磁环境。……