【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁，特别是涉及一种匀强磁场产生方法、装置和螺线管。
技术介绍
1、冷原子干涉仪利用对物质波进行激光操控，实现重力加速度、重力梯度、角加速度等的精密测量，因此在大地测量、惯性导航等领域有着重要的应用。
2、冷原子干涉仪一般采用拉曼激光产生受激拉曼跃迁控制原子波包的分束、反转、合束等过程，形成干涉仪，其相位为其中，为拉曼光有效波矢，为加速度，t为拉曼脉冲间隔。
3、由于原子容易受到外界磁场的影响，从而影响原子干涉仪的测量噪声。因此在原子干涉仪操作中一般需要将原子制备在mf＝0的磁不敏感态上。为了原子可以在确定的量子态上发生跃迁，还需要外加匀强磁场作为量子化轴。
4、目前产生匀强磁场的方法一般是采用均匀缠绕的通电螺线管在管内的部分区域产生匀强磁场，该方式产生的磁场均匀区长度较小，螺线管两端有较大磁场不均匀区，因此效率不高。为了延伸均匀区，需要加长螺线管长度，从而导致整个装置增加不必要的体积和重量。另外一种可以产生较大区域匀强磁场的方式是使用多段分立的通电螺线管，分别控制其电流和距离，这种方式产生的匀强磁场范围比单个螺线管长，但是因为需要分别控制多个螺线管，导致成本提升、控制系统复杂。
5、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本
亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是现有技术中产生匀强磁场的方法是是采用均匀缠绕的通电螺线管在管内的部分区域产生匀强磁场，该方式产生的磁场均匀区长度较小，螺线管两端有
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种匀强磁场产生方法，包括缠绕在螺线管的至少两段线圈；
4、通过螺线管磁场仿真模型得到各段线圈在螺线管上的不同缠绕长度和不同缠绕密度时对应的螺线管匀强磁场的长度，以便在螺线管中生成预设长度的匀强磁场。
5、优选的，当螺线管上缠绕第一线圈、m个第二线圈和m个第三线圈时；其中，第一线圈位于螺线管的中心位置，且相对所述螺线管的中心位置对称，第i个第二线圈与第i个第三线圈分别位于第一线圈的两侧，且第i个第二线圈与第i个第三线圈相对所述螺线管的中心位置对称；所述螺线管磁场仿真模型包括：
6、计算所述第一线圈对位置z的磁感应强度；
7、计算第i个线圈组对位置z的磁感应强度；其中，所述第i个线圈组包括第i个第二线圈和第i个第三线圈；
8、将第一线圈对位置z的磁感应强度与m个线圈组对位置z的磁感应强度相加得到螺线管对位置z的总磁感应强度。
9、优选的，所述计算第i个线圈组对位置z的磁感应强度，具体包括：
10、使用第i个第二线圈的远端与第i个第三线圈的远端之间的第一长度l1，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度；
11、使用第i个第二线圈的近端与第i个第三线圈的近端之间的第二长度l2，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第二磁感应强度；其中，相应线圈的远端为该线圈的两端中远离螺线管中心位置的一端，相应线圈的近端为该线圈的两端中靠近螺线管中心位置的一端；
12、使用第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度减去第i个线圈组对位置z的第二磁感应强度，得到所述第i个线圈组对位置z的磁感应强度。
13、优选的，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第i个第二线圈的远端与第i个第三线圈的远端之间的第一长度l1，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度，具体包括：使用第一公式计算得到所述对位置z的第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度；其中，所述第一公式为：
14、其中，bz1为第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度，i为线圈的流经电流，μ为真空磁导率，r为线圈的半径。
15、优选的，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第i个第二线圈的近端与第i个第三线圈的近端之间的第二长度l2，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第二磁感应强度，具体包括：使用第二公式计算得到所述第i个线圈组对位置z的第二磁感应强度；其中，所述第二公式为：
16、其中，bz2为第i个线圈组对位置z的第二磁感应强度，i为线圈的流经电流，μ为真空磁导率，r为线圈的半径。
17、优选的，所述计算所述第一线圈对位置z的磁感应强度，具体包括：
18、使用第一线圈的长度l与第一线圈的匝密度n，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到所述第一线圈对位置z的磁感应强度。
19、优选的，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第一线圈的长度l与第一线圈的匝密度n，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到所述第一线圈对位置z的磁感应强度，具体包括：使用第三公式计算得到所述第一线圈对位置z的磁感应强度；其中，所述第三公式为：
20、其中，bz为磁感应强度，i为线圈的流经电流，μ为真空磁导率，r为线圈的半径。
21、优选的，所述通过螺线管磁场仿真模型得到各段线圈在螺线管上的不同缠绕长度和不同缠绕密度时对应的螺线管匀强磁场的长度，具体包括：
22、从缠绕螺线管所需的各基础参数中选择一个基础参数作为变量参数，其他基础参数作为定量参数；其中，所述基础参数包括各段线圈在螺线管上的缠绕长度和各段线圈在螺线管上的缠绕密度中的一种或多种；
23、在各定量参数为相应预设值时，使用所述螺线管磁场仿真模型计算在不同的变量参数条件下所对应的磁感应强度分布情况；其中，所述磁感应强度分布情况包括螺线管管轴的多个预设位置的磁感应强度；
24、根据所述磁感应强度分布情况，确定螺线管匀强磁场的长度。
25、第二方面，本专利技术还提供了一种匀强磁场产生装置，用于实现第一方面所述的匀强磁场产生方法，所述装置包括：
26、至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的匀强磁场产生方法。
27、第三方面，本专利技术还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的匀强磁场产生方法。
28、第四方面，本专利技术还提供了一种螺线管，使用第一方面所述的匀强磁场产生方法得到。
29、本专利技术通过缠绕多段线圈，通过多段线圈进行仿真以得到均匀磁场，多段线圈之间的磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种匀强磁场产生方法，其特征在于，包括缠绕在螺线管的至少两段线圈；
2.根据权利要求1所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当螺线管上缠绕第一线圈、m个第二线圈和m个第三线圈时；其中，第一线圈位于螺线管的中心位置，且相对所述螺线管的中心位置对称，第i个第二线圈与第i个第三线圈分别位于第一线圈的两侧，且第i个第二线圈与第i个第三线圈相对所述螺线管的中心位置对称；所述螺线管磁场仿真模型包括：
3.根据权利要求2所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，所述计算第i个线圈组对位置z的磁感应强度，具体包括：
4.根据权利要求3所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第i个第二线圈的远端与第i个第三线圈的远端之间的第一长度L1，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度，具体包括：使用第一公式计算得到所述对位置z的第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度；其中，所述第一公式为：
5.根据权利要求3所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当所述位置z位于螺
6.根据权利要求2所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，所述计算所述第一线圈对位置z的磁感应强度，具体包括：
7.根据权利要求6所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第一线圈的长度L与第一线圈的匝密度n，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到所述第一线圈对位置z的磁感应强度，具体包括：使用第三公式计算得到所述第一线圈对位置z的磁感应强度；其中，所述第三公式为：
8.根据权利要求1所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，所述通过螺线管磁场仿真模型得到各段线圈在螺线管上的不同缠绕长度和不同缠绕密度时对应的螺线管匀强磁场的长度，具体包括：
9.一种匀强磁场产生装置，其特征在于，包括：
10.一种匀强磁场的螺线管，其特征在于，使用权利要求1-8任一所述的匀强磁场产生方法得到。
...【技术特征摘要】
1.一种匀强磁场产生方法，其特征在于，包括缠绕在螺线管的至少两段线圈；
2.根据权利要求1所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当螺线管上缠绕第一线圈、m个第二线圈和m个第三线圈时；其中，第一线圈位于螺线管的中心位置，且相对所述螺线管的中心位置对称，第i个第二线圈与第i个第三线圈分别位于第一线圈的两侧，且第i个第二线圈与第i个第三线圈相对所述螺线管的中心位置对称；所述螺线管磁场仿真模型包括：
3.根据权利要求2所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，所述计算第i个线圈组对位置z的磁感应强度，具体包括：
4.根据权利要求3所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第i个第二线圈的远端与第i个第三线圈的远端之间的第一长度l1，以及第i个线圈组的匝密度ni，结合均匀线圈磁感应强度的计算方法，计算得到第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度，具体包括：使用第一公式计算得到所述对位置z的第i个线圈组对位置z的第一磁感应强度；其中，所述第一公式为：
5.根据权利要求3所述的匀强磁场产生方法，其特征在于，当所述位置z位于螺线管管轴上时，所述使用第i个第二线...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕伟，刘武，
申请(专利权)人：中科酷原科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：
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