[发明专利]一种微观的磁屏蔽装置磁场噪声分析方法

说明书

一种微观的磁屏蔽装置磁场噪声分析方法，通过制备磁屏蔽材料样品，测量磁屏蔽材料的晶粒大小和复数磁导率，构建所述晶粒大小与所述复数磁导率的拟合模型，构建基于磁屏蔽材料晶粒大小的磁屏蔽装置磁场噪声分析模型，测量晶粒大小以分析磁屏蔽装置的磁场噪声，不需要对成型的磁屏蔽装置进行参数测量，可用于低噪声磁屏蔽材料的选择和设计。

技术领域

本发明涉及磁噪声测量技术领域，特别是一种微观的磁屏蔽装置磁场噪声分析方法，通过制备磁屏蔽材料样品，测量磁屏蔽材料的晶粒大小和复数磁导率，构建所述晶粒大小与所述复数磁导率的拟合模型，构建基于磁屏蔽材料晶粒大小的磁屏蔽装置磁场噪声分析模型，测量晶粒大小以分析磁屏蔽装置的磁场噪声，不需要对成型的磁屏蔽装置进行参数测量，可用于低噪声磁屏蔽材料的选择和设计。

背景技术

基于光与原子相互作用的量子传感器，比如原子磁强计、原子陀螺仪和原子钟等对磁场的干扰特别敏感。磁屏蔽材料是一种具有高磁导率和低矫顽力的材料，可有效降低环境磁场干扰，被广泛应用于高精度量子传感器中。当前，磁屏蔽材料制成的磁屏蔽装置会产生磁化噪声，已成为制约高精度量子传感器的重要因素。磁屏蔽材料的磁化过程主要通过内部晶粒的畴壁位移和磁化矢量转动实现，晶粒越大，畴壁位错移动时阻力越小，使得磁化噪声越小。因此可知，磁屏蔽材料的磁化噪声可由磁屏蔽材料的晶粒大小决定。基于此，通过测量磁屏蔽材料的晶粒大小可以直接分析其屏蔽装置的磁场噪声，不需要对成型的磁屏蔽装置进行参数测量。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺陷或不足，提供一种微观的磁屏蔽装置磁场噪声分析方法，通过制备磁屏蔽材料样品，测量磁屏蔽材料的晶粒大小和复数磁导率，构建所述晶粒大小与所述复数磁导率的拟合模型，构建基于磁屏蔽材料晶粒大小的磁屏蔽装置磁场噪声分析模型，测量晶粒大小以分析磁屏蔽装置的磁场噪声，不需要对成型的磁屏蔽装置进行参数测量，可用于低噪声磁屏蔽材料的选择和设计。

本发明的技术解决方案如下：

一种微观的磁屏蔽装置磁场噪声分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，制备软磁材料样品，所述软磁材料样品的晶粒大小为微米级；

步骤2，测量软磁材料的晶粒大小和复数磁导率；

步骤3，构建所述晶粒大小与所述复数磁导率的拟合模型；

步骤4，构建基于软磁材料晶粒大小的软磁屏蔽装置磁场噪声分析模型；

步骤5，根据软磁屏蔽装置磁场噪声分析模型，通过测量晶粒大小分析软磁屏蔽装置的磁场噪声。

所述步骤1中的软磁材料包括以下具有高磁导率和低矫顽力的物质：铁氧体或镍铁系合金或铁硅系合金。

所述步骤4中软磁屏蔽装置为球壳形或长方桶形或圆柱桶形。

所述步骤3中拟合模型采用以下线性关系式：μ_eff＝a+b·D，其中μ_eff是有效复数磁导率，a和b是拟合参数，D是软磁材料晶粒大小。

所述步骤4中软磁屏蔽装置磁场噪声分析模型包括采用以下函数关系式：

其中δB_magnb表示球壳形磁屏蔽装置磁场噪声，μ₀是真空磁导率，k_B是玻尔兹曼常数，T是温度，r是球半径，t是球壳厚度，f是频率，δ_loss是磁损耗角，a和b是拟合参数，D是软磁材料晶粒大小。

所述步骤4中软磁屏蔽装置磁场噪声分析模型包括采用以下函数关系式：