本發(fā)明涉及電磁感應領域，尤其涉及一種磁感應裝置。

背景技術：

電磁感應是基本的物理現象，針對于精密科研研究領域的應用，需要產生弱磁環(huán)境，并且磁場大小可控且精度高。

本發(fā)明申請人發(fā)現，現有技術中的電磁感應裝置，無法實現對磁場大小的精確控制，因而無法滿足上述科研應用平臺的要求。

可見，現有技術中的電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種磁感應裝置，用于解決現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題。

本發(fā)明實施例提供了一種磁感應裝置，包括：

真空密閉腔；

腔體層，包裹于所述真空密閉腔外，所述腔體層設有磁感應線圈層；所述磁感應線圈層外設有漆包線圈；

腔蓋，設置于所述腔體層的頂部；

印制板，設置于所述腔蓋上；

一級內磁屏層，套裝于所述腔體層的外部；

二級外磁屏層，套裝于所述腔體層的外部；

其中，所述印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測。

可選的，所述腔體層呈圓柱狀。

可選的，所述腔體層的側壁設有一層加熱線圈。

可選的，所述加熱線圈為雙線纏繞形式。

可選的，所述腔體層的內底部設有一伸縮桿，與所述真空密閉腔連接，用于控制所述真空密閉腔的升降。

可選的，所述腔蓋的一側設有熱敏電阻。

可選的，所述腔蓋兩側與所述一級內磁屏層內壁間設有第一彈簧卡口和第二彈簧卡口，以使所述一級內磁屏層與所述腔體層固定為一體。

可選的，所述一級內磁屏層外壁與二級外磁屏層間設有第三彈簧卡口和第四彈簧卡口，以使所述一級內磁屏層與所述二級外磁屏固定為一體。

可選的，所述裝置還包括底座，所述底座上設有第一卡槽，所述第一卡槽與所述腔體層配合，以固定所述腔體層。

可選的，所述底座上還設有第二卡槽和第三卡槽，其中，所述第二卡槽用于固定所述一級內磁屏層，所述第三卡槽用于固定所述二級外磁屏層。本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

本申請實施例提供的一種磁感應裝置，通過真空密閉腔，提供具體元素氣體的反應空間，并設置包裹于所述真空密閉腔外的腔體層，所述腔體層設有磁感應線圈層，所述磁感應線圈層外設有漆包線圈，為真空密閉墻提供弱磁場，腔蓋設置于所述腔體層的頂部；通過一級內磁屏層和二級外磁屏層，屏蔽外界磁場，并通過在印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測。最終實現對電磁的準確控制和測量，解決了現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題，實現了對磁場大小的精準控制。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的具體實施方式。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例中磁感應裝置的主視圖；

圖2為圖1中裝置的俯視圖；

圖3為圖1中腔蓋的結構圖；

圖4為圖1中印制板的結構設計圖；

圖5為圖4中印制板的控溫原理圖；

圖6為圖1中裝置磁場控制原理圖；

圖7為圖6中控制原理中的計算過程原理圖。

圖8為圖1中裝置的磁-頻測量方法的原理圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供本一種磁感應裝置，用于解決現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題。

本申請實施例中的技術方案，總體思路如下：

一種磁感應裝置，包括：真空密閉腔；腔體層，包裹于所述真空密閉腔外，所述腔體層設有磁感應線圈層；所述磁感應線圈層外設有漆包線圈；腔蓋，設置于所述腔體層的頂部；印制板，設置于所述腔蓋上；一級內磁屏層，套裝于所述腔體層的外部；二級外磁屏層，套裝于所述腔體層的外部；其中，所述印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測。

上述裝置通過真空密閉腔，提供具體元素氣體的反應空間，并設置包裹于所述真空密閉腔外的腔體層，所述腔體層設有磁感應線圈層，所述磁感應線圈層外設有漆包線圈，為真空密閉墻提供弱磁場，腔蓋設置于所述腔體層的頂部；通過一級內磁屏層和二級外磁屏層，屏蔽外界磁場，并通過在印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測，最終實現對電磁的準確控制和測量。解決了現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題，實現了對磁場大小的精準控制。

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本實施例提供一種磁感應裝置，請參考圖1-3，所述裝置包括：

真空密閉腔1；

腔體層2，包裹于所述真空密閉腔1外，所述腔體層設有磁感應線圈層3；所述磁感應線圈層外設有漆包線圈3.1；

腔蓋2.3，設置于所述腔體層2的頂部；

印制板2.6，設置于所述腔蓋2.3上；

一級內磁屏層4，套裝于所述腔體層2的外部；

二級內磁屏層5，套裝于所述腔體層2的外部；

其中，所述印制板2.6上設置電子元件以及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測。

具體來說，真空密閉腔為真空環(huán)境，內部密閉嚴實，供科研研究充具體元素氣體用，作為優(yōu)選，上述真空密閉腔為真空玻璃環(huán)境，進一步作為優(yōu)選，可以在所述真空密閉腔1外設置真空涂層壁1.1，涂層壁上涂有化學材料，用來實現減弱真空內氣體原子的碰撞效應的技術效果。

上述裝置通過真空密閉腔，提供具體元素氣體的反應空間，并設置包裹于所述真空密閉腔外的腔體層，所述腔體層設有磁感應線圈層，所述磁感應線圈層外設有漆包線圈，為真空密閉墻提供弱磁場，腔蓋設置于所述腔體層的頂部；通過一級內磁屏層和二級外磁屏層，屏蔽外界磁場，并通過在印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測，最終實現對電磁的準確控制和測量。解決了現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題，實現了對磁場大小的精準控制。

具體地，所述腔體層2呈圓柱狀。

優(yōu)選地，所述腔體層2的側壁設有一層加熱線圈2.1，可以為所述腔體層提供恒溫環(huán)境。

為了保證效果，所述加熱線圈2.1為雙線纏繞形式。

優(yōu)選地，所述腔體層的內底部設有一伸縮桿2.2，與所述真空密閉腔連接，用于控制所述真空密閉腔的升降。

優(yōu)選地，所述腔蓋2.3的一側設有熱敏電阻2.4，用于監(jiān)測腔體層的溫度，從而實現控溫。

可選地，所述腔蓋2.3上設有一固定螺釘2.5，起固定作用。

優(yōu)選地，所述腔蓋2.3兩側與所述一級內磁屏層4內壁間設有第一彈簧卡口2.8.1和第二彈簧卡口2.8.2，以使所述一級內磁屏層與所述腔體層固定為一體，所述第一彈簧卡口2.8.1的端部設有出線口2.8.3。

優(yōu)選地，所述一級內磁屏層4外壁與二級外磁屏層5間設有設有第三彈簧卡口4.2.1和第四彈簧卡口4.2.2，以使所述一級內磁屏層與所述二級外磁屏固定為一體

優(yōu)選地，所述裝置還包括底座6，所述底座上設有第一卡槽6.1，所述第一卡槽與所述腔體層2配合，以固定所述腔體層。

優(yōu)選地，所述底座上還設有第二卡槽6.2和第三卡槽6.3，其中，所述第二卡槽用于固定所述一級內磁屏層，所述第三卡槽用于固定所述二級外磁屏層。

為了更清楚地說明書本發(fā)明裝置的作用與原理，下面結合圖4-圖7予以詳細介紹：

首先，介紹印制板的主要組成，在本發(fā)明實施例中，印制板可以由pcb板材料制成，如圖4所示，印制板的對內面為敷銅金屬層，印制板的上部有一固定螺紋插件，用于固定印制板至腔蓋面；左側放置有一組熱感應傳感器，其材料為常用的熱敏電阻，用來對印制板底溫區(qū)進行測量。圖4中其余結構為中空層，用于放置各類走線。整個印制板底是密封的平行四邊行平面結構。

接下來，具體介紹印制板的控溫測溫原理，具體參見圖5。

兩個r以及r1為具有相同溫度系數的電阻，它們的阻值應該選擇與rk相當。r1的值反映實際腔蓋工作環(huán)境溫度t。rk為一個熱敏電阻，貼于腔蓋的表面，用來感知腔蓋實際的工作環(huán)境溫度t。故當腔蓋的工作環(huán)境溫度t無變化時，上圖中電橋處于平衡，輸送至壓控變換模塊的溫度補償電壓值為0。一旦腔蓋的工作環(huán)境溫度t發(fā)生變化，則熱敏電阻rk的阻值將變小(溫度升高)或變大(溫度降低)，那么電橋兩端存在電壓差，經運算放大器a差分放大后變?yōu)闇囟妊a償電壓輸送至電壓源，同時輸出給圖1中的傳統(tǒng)加熱絲線圈環(huán)路。整個電路的放大增益由運算放大器的負反饋電阻rw調節(jié)，rw為一數字電位計，通過調節(jié)rw的阻值以達到上述電路補償因子改變功能。

本發(fā)明實施例提供的磁感應裝置，具體的磁場控制過程和原理如下所述，請參見圖6-圖7，

系統(tǒng)所需磁場的制法是采用螺旋管電流方式，根據右手螺旋定則，電流產生的磁場方向可以方便地給出。其大小可用下列公式計算：

上式為通電螺線管內磁場計算公式，其中，n為線圈單位長度匝數，i為通電電流，為一常數值10^－7。

通電螺線管軸線上離中心點x處點a，如圖7所示：

對于線圈單位長度匝數n，假設實際c場繞線的圈數為m，繞線的半徑為r，則相應的n計算公式如下：

采用國際單位制，各參數的單位如下：

磁感應強度b特斯拉

電流強度i安培

長度單位米

需要指出的是，通常來說，磁感應強度b，一般用“高斯”作單位，轉換關系是：1特斯拉＝10⁴高斯。對于具體的硬件環(huán)境，可以取x為中心點，就可以得出公式(1)中磁場大小b和通電電流i的關系。實際工作中給環(huán)路加的i可以人為調節(jié)，從而實現對產生的磁感應強度b的大小的精確控制。

關于本發(fā)明涉及的伸縮控制，可以設定參數a為溫度系數，申請人通過長期的實踐和大量的實驗發(fā)現：a為一個負值，即溫度的升高(或降低)將對圖1中的真空密閉腔揩振頻率產生減小(變大)的效果。所以在發(fā)明中設計了一個溫控模塊，通過中央處理器作用于溫控模塊，從而改變整個真空密閉腔內的工作環(huán)境溫度t。

同時，揩振頻率會受真空密閉腔的幾何尺寸影響，這與真空密閉腔放置在腔中的體積大小相關，所以在本發(fā)明中，可以設定參數d來表示真空密閉腔在腔中的直徑，經過實驗發(fā)現d值越大，引起的頻移越小。因此，進一步地，還設計了一個尺寸控制模塊，通過中央處理器控制內部的機械電機，從而改變真空密閉腔的幾何尺寸。

頻移還直接與泡的涂料密切相關，泡內壁涂上化學材料，諸如聚四氟乙烯，可以避免原子發(fā)生自旋交換的問題，以減小頻移。在本發(fā)明的模型中，可以設定參數c作為真空密閉腔內壁的材料系數。需要說明的是：由于一旦整個真空密閉空間環(huán)境做好后，其內壁涂層已經固定，即c是個定值，在本發(fā)明的模型中不需要進行修正。

在多次不同系統(tǒng)實驗中獲得的上述a和d值對系統(tǒng)的頻移貢獻都不一致，但它們都呈現線性增長的相關性，因此，在模型中本發(fā)明進一步引入另一個參數k，它用于表示整個系統(tǒng)的頻移系數，于是可以得出以下公式模型：

式中，δω為諧振頻率變化量，k為頻移系數，a為頻移的溫度系數，c為真空密閉腔內壁涂層的材料系數，t為真空密閉腔工作溫度，t0為參考溫度。本發(fā)明中磁感應裝置的設計框圖如圖8所示：

真空密閉腔置于諧振腔體內，諧振腔為真空密閉腔的原子共振吸收提供能量機制，并通過耦合環(huán)將諧振頻率信號送至外部頻率測量模塊。

中央處理器使能溫控模塊改變整個諧振腔的工作環(huán)境溫度；使能機械電機工作移動真空密閉腔上下移動，從而改變在諧振腔體內的體積；接受來自于頻率測量模塊送來珠頻率測量值信號并儲存在內部存儲器中。

下面從一個具體的實施例來說明磁感應裝置的工作過程，對于式(1)，本發(fā)明通過中央處理器控制溫控模塊改變真空密閉腔工作環(huán)境溫度值t，例如t1、t2。同時通過中央處理器使能機械電機工作改變真空密閉腔在諧振腔體內的直徑d，例如d1、d2。需要注意的是這里的t1、t2應該分別與d1、d2一一對應。同時頻率測量模塊將測量獲得的此時刻諧振信號頻率值δω傳遞至中央處理器并存儲，這樣對于式(1)，將具體的t1和d1(t2和d2)，以及(δω1，δω2)代入，由于t0和c為定值，所以可以相應的求得k，a。

為了提高測量精確，本發(fā)明按照上述的方法重復測量數次獲得k，a。取其平均值作為最終的結果。

獲得式(1)中的k，a值后，反過來代入式(1)，可以知道由于a〈0，所以可以通過細心地選擇相應的真空密閉腔的工作環(huán)境溫度t值和d值，使

這樣，對于具體系統(tǒng)，可以獲得數組(d和t)使整個真空密閉腔頻移量為零。

本發(fā)明實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

本申請實施例提供的一種磁感應裝置，通過真空密閉腔，提供具體元素氣體的反應空間，并設置包裹于所述真空密閉腔外的腔體層，所述腔體層設有磁感應線圈層，所述磁感應線圈層外設有漆包線圈，為真空密閉墻提供弱磁場，腔蓋設置于所述腔體層的頂部；通過一級內磁屏層和二級外磁屏層，屏蔽外界磁場，并通過在印制板上設置電子元件及線路，可以實現控溫和電磁場的檢測。最終實現對電磁的準確控制和測量，解決了現有電磁感應裝置存在磁場大小的控制精度不高的技術問題，實現了對磁場大小的精準控制。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明實施例的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明實施例的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。