原子自旋磁强计磁屏蔽筒参数优化设计

第44卷第6期

2014年11月东南大学学报（自然科学版）JOUＲNALOFSOUTHEASTUNIVEＲSITY（NaturalScienceEdition）Vol．44No．6Nov．2014doi：10．3969/j．issn．1001－0505．2014．06．015

原子自旋磁强计磁屏蔽筒参数优化设计

张红陈熙源邹升

（东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室，南京210096）

通过改进多层磁屏蔽筒轴向系数公摘要：为解决磁屏蔽筒制约原子自旋磁强计灵敏度的问题，

式获得磁屏蔽筒参数优化模型，并在仅改变一项参数而其他参数固定的条件下，依据优化模型，利用Matlab软件对各参数对轴向屏蔽系数的影响程度进行仿真．结果表明：随着最内层筒半径、筒长及径向层间距的增大，轴向屏蔽系数迅速减小；轴向间隙越大，则屏蔽系数越大．根据仿真结果及实际应用需要优化设计磁屏蔽筒参数，并利用Ansoft软件对优化筒和非优化筒的屏蔽效果进行仿真．结果表明，在外界磁场相同的情况下，未优化和经优化设计的磁屏蔽筒屏蔽能效分别约为152．1和158．6dB．因此，通过参数优化模型可获得体积小、质量轻、成本低、屏蔽性能大的磁屏蔽筒．

关键词：原子自旋磁强计；磁屏蔽；参数优化；Ansoft；屏蔽效能

1177-04中图分类号：O441．2文献标志码：A文章编号：1001－0505（2014）06-

Parameteroptimizationdesignofmagneticshieldingcylinders

foratomicspinmagnetometer

ZhangHongChenXiyuanZouSheng

（KeyLaboratoryofMicro-InertialInstrumentandAdvancedNavigationTechnologyofMinistryofEducation，

SoutheastUniversity，Nanjing210096，China）

Abstract：Tosolvetheproblemthatthesensitivityofatomicspinmagnetometerisrestrictedbymag-neticshieldingcylinders，theparameteroptimizationmodelsofmagneticshieldingcylindersarede-signedbyimprovingtheaxialcoefficientformulaofmultilayeredmagneticshieldingcylinders．Withthechangeofoneparameterwhiletheotherskeepfixed，accordingtotheoptimizationmodels，theinfluencesofparametersontheaxialshieldingfactoraresimulatedbyusingMatlabsoftware．Thesimulationresultsshowthatwiththeincreaseoftheinnermostradius，innermostlengthandradialgap，theaxialshieldingfactordecreasesquickly．Thelargertheaxialclearance，thegreatertheshieldingfactor．Accordingtothesimulationresultsandthepracticalapplicationneeds，theparame-tersofmagneticshieldingcylindersareoptimized．Thecomparisonoftheshieldingeffectsbetweenthenon-optimizedandoptimizedmagneticshieldingcylindersiscarriedoutbyAnsoftsoftware．Theresultsshowthatunderthesameexternalmagneticfield，theshieldingeffectivenessofthenon-opti-mizedandoptimizedmagneticshieldingcylindersareabout152．1and158．6dB，respectively．Therefore，bytheparameteroptimizationmodels，themagneticshieldingcylinderswithsmallsize，lightweight，lowcost，andgreatperformancecanbeobtained．

Keywords：atomicspinmagnetometer；magneticshielding；parameteroptimization；Ansoft；shiel-

dingeffectiveness

原子自旋磁强计因其超高的理论灵敏度而备

受关注．它是一种以超精细能级原子跃迁为基础、．多数灵敏工作在弱磁环境下的磁场测量装置的磁测量都需要隔离外部杂散磁场，这对由高磁导［1-3］

04-07．作者简介：张红（1986—），chxiyuan@seu．edu．cn．收稿日期：2014-教授，博士生导师，女，博士生；陈熙源（联系人），男，博士，

基金项目：国家自然科学基金资助项目（51375087）、中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（CXLX13_083）、高等学校博士学科点专

项科研基金资助项目（20110092110039）．

J］．东南大学学报：自然科学版，2014，44（6）：1177-1180．［doi：10．引用本文：张红，陈熙源，邹升．原子自旋磁强计磁屏蔽筒参数优化设计［

3969/j．issn．1001－0505．2014．06．015］

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