大型零磁装置屏蔽系数的计算方法

摘要

零磁装置屏蔽外界磁场以实现极端微弱磁场环境,由于其边角、孔洞、缝隙等非理想因素,屏蔽特性难以准确预估.大型零磁装置整体尺寸在米级,而屏蔽材料的厚度只有毫米级,采用常规有限元方法将不可避免地遇到剖分问题.该文提出针对静态磁场屏蔽和交变磁场屏蔽的改进有限元计算方法,采用两种薄层等效边界条件计算屏蔽层内外的磁场变化.通过与理想屏蔽体的理论分析结果进行对比,验证了该等效边界的有效性.基于该方法可进行多层屏蔽的优化设计、分析孔洞对屏蔽系数的影响规律.结合德国慕尼黑工业大学最新建设的零磁装置,通过屏蔽系数的测量实验,验证了该计算方法的有效性.