核磁共振陀螺用高均勻磁場線圈設計方法

王春娥,秦 杰

(北京自動化控制設備研究所,北京100074)

核磁共振陀螺用高均勻磁場線圈設計方法

王春娥,秦 杰

(北京自動化控制設備研究所,北京100074)

核磁共振陀螺代表了新一代高精度、微小型陀螺的發展方向之一,隨著陀螺體積的降低,磁屏蔽層與磁場線圈隨之減小,且二者貼合更加緊密,高導磁性的磁屏蔽層及低導磁性的空氣介質交錯分布,改變了線圈的磁通路徑,導致線圈的磁場均勻性下降,制約了陀螺精度的提高。針對這一問題,提出了磁場等效增益系數,模擬磁屏蔽邊界對線圈磁場的影響,據此建立了磁屏蔽邊界條件下高均勻磁場線圈模型,優化了線圈參數。對所設計線圈的磁場均勻性進行了測試,表明該設計方法可以得到磁屏蔽邊界條件下高均勻磁場線圈,可為發展微小型、高精度的核磁共振陀螺高均勻磁場線圈設計方法提供參考。

核磁共振陀螺;磁場線圈;磁屏蔽邊界;磁場均勻性

0 引言

核磁共振陀螺基于量子調控技術的前沿研究進展,具有高精度、小體積、低功耗、對加速度不敏感等優點[1-2],是新一代陀螺技術的典型代表[3]。該陀螺有望為無縫導航定位領域帶來革命性新產品[4],對國民經濟發展與國防建設具有重要意義。

核磁共振陀螺基于核自旋磁共振頻率在慣性空間的不變性測量角運動,采用光場、磁場等對核自旋系綜的綜合操控實現[5]。三維磁線圈與磁屏蔽層是磁場操控的主要執行元件[6]。隨著核磁共振陀螺向微小型方向發展,磁屏蔽層與三維磁場線圈隨之減小,且二者貼合更加緊密,以減少空間浪費。……