一种无源可调磁场屏蔽器及其屏蔽方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁场屏蔽技术领域，具体涉及一种无源可调磁场屏蔽器，还涉及上述 无源可调磁场屏蔽器的屏蔽方法。
【背景技术】
[0002] 随着电子工业技术的飞速发展和电子设备的广泛应用，电磁辐射被认为是继水污 染、噪音污染、空气污染的第四大公害。目前，针对电磁辐射污染，屏蔽技术是其主要的抑制 方法。根据有无提供外部供电电源，磁场屏蔽方法可以分为两种，一种是无源磁场屏蔽法， 该方法利用无源线圈或电磁材料，依据法拉第电磁感应定律，在屏蔽材料中产生反向磁场， 从而削弱被屏蔽磁场；该方法的屏蔽能力主要与屏蔽器的物理结构及材质有关，一旦屏蔽 器制作成型后，其屏蔽能力也就固定了，其屏蔽能力灵活性差，不能实现动态屏蔽的作用。 另一种是有源磁场屏蔽法，该方法需要外加较大的电源能量，在屏蔽线圈中注入电流，以产 生与被屏蔽磁场相反的磁场；该屏蔽方法虽然能弥补无源磁场屏蔽法灵活性方面的不足， 可以动态跟踪被屏蔽磁场的大小，实现动态屏蔽，屏蔽灵活性高，但是需要较大的外加电 源，外加电源增加了功耗，使得屏蔽成本上升。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种无源可调磁场屏蔽器，解决现有技术中存在的无源磁场 屏蔽器的屏蔽灵活性差及有源磁场屏蔽器功耗大、成本高的技术问题。
[0004] 本发明的另一目的是提供上述无源可调磁场屏蔽器的屏蔽方法。
[0005] 本发明采用的第一技术方案是，一种无源可调磁场屏蔽器，其包括微控制器，微控 制器分别连接有磁场检测模块、可变电容器、电源，可变电容器还分别与磁场屏蔽器模块、 电源连接，磁场检测模块设置在磁场屏蔽器模块的内部。
[0006] 本发明第一技术方案的特点还在于，
[0007] 电源采用WD-990微机电源，微控制器的电源正极和电源的+5V相连，电源负极和 电源的地相连；可变电容器的电源正极和电源的+15V相连，电源负极和电源的地相连。
[0008] 磁场屏蔽器模块是由N西线圈构成的屏蔽线圈，由2~4mm2多股导线绕制而成， 屏蔽线圈的两端分别与可变电容器的两端相连。
[0009] 磁场检测模块由多个磁场测量探头组成，多个磁场测量探头均匀分布在屏蔽线圈 中，且分别与微控制器连接。
[0010] 微控制器采用MSP430F6638,可变电容器采用MK042。
[0011] 磁场测量探头采用各向异性磁阻传感器HMC1021S。
[0012] 本发明的第二技术方案为，上述无源可调磁场屏蔽器的屏蔽方法，包括以下步 骤：
[0013] 步骤1 :首先通过在屏蔽线圈中均匀布置的各个磁场测量探头实时采集源磁场各 个点的磁场强度，并将采集到的磁场强度传送到微控制器；
[0014] 步骤2 :微控制器处理各个磁场探头传递过来的磁场强度数据，将磁场强度值转 化为控制可变电容器电容值的电压值，将计算得到的电压值发送至可变电容器；
[0015] 步骤3 :可变电容器接收到微控制器传送的电压值，根据电压值调节电容值到能 够屏蔽源磁场的电容值，从而调节屏蔽线圈阻抗值，进而调节屏蔽线圈的感应磁场的大小， 达到抵消源磁场的目的。
[0016] 本发明第二技术方案的特点还在于，
[0017] 步骤2中微控制器中处理得到控制可变电容器电容值的电压值U的具体计算步骤 如下：
[0018] 2. 1，将磁场检测模块中各个磁场测量探头实时采集的磁场强度值转化为抵消相 应磁场强庶的磁炀所需串入的电容倌,公式加下，
[0019]
【主权项】
1. 一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，其包括微控制器（4)，微控制器（4)分别连 接有磁场检测模块（1)、可变电容器（3)、电源（5)，所述可变电容器（3)还分别与磁场屏蔽 器模块（2)、电源（5)连接，磁场检测模块（1)设置在磁场屏蔽器模块（2)的内部。
2. 根据权利要求1所述的一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，电源（5)采用 WD-990微机电源，微控制器（4)的电源正极和电源（5)的+5V相连，电源负极和电源（5)的 地相连；可变电容器（3)的电源正极和电源（5)的+15V相连，电源负极和电源（5)的地相 连。
3. 根据权利要求1所述的一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，磁场屏蔽器模块（2) 是由N匝线圈构成的屏蔽线圈，由2~4mm 2多股导线绕制而成，屏蔽线圈的两端分别与可 变电容器⑶的两端相连。
4. 根据权利要求3所述的一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，磁场检测模块（1)由 多个磁场测量探头（6)组成，多个磁场测量探头（6)均匀分布在屏蔽线圈中，且分别与微控 制器⑷连接。
5. 根据权利要求1所述的一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，微控制器（4)采用 MSP430F6638,可变电容器（3)采用MK042。
6. 根据权利要求4所述的一种无源可调磁场屏蔽器，其特征在于，磁场测量探头（6)采 用各向异性磁阻传感器HMC1021S。
7. -种磁场屏蔽方法，其特征在于，采用无源可调磁场屏蔽器，其包括：微控制器（4)， 微控制器（4)分别连接有磁场检测模块（1)、可变电容器（3)、电源（5)，所述可变电容器 (3)还分别与磁场屏蔽器模块（2)、电源（5)连接，磁场检测模块（1)设置在磁场屏蔽器模 块（2)的内部；磁场屏蔽器模块（2)是由N匝线圈构成的屏蔽线圈，由2~4_ 2多股导线绕 制而成，屏蔽线圈的两端分别与可变电容器（3)的两端相连；磁场检测模块（1)由多个磁场 测量探头（6)组成，多个磁场测量探头（6)均匀分布在屏蔽线圈中，且分别与微控制器（4) 连接； 其磁场屏蔽方法包括以下步骤： 步骤1 :首先通过在屏蔽线圈中均匀布置的各个磁场测量探头（6)实时采集源磁场各 个点的磁场强度，并将采集到的磁场强度传送到微控制器（4); 步骤2 :微控制器（4)处理各个磁场测量探头（6)传递过来的磁场强度数据，将磁场强 度值转化为控制可变电容器（3)电容值的电压值，将计算得到的电压值发送至可变电容器 (3)； 步骤3 :可变电容器（3)接收到微控制器（4)传送的电压值，根据电压值调节电容值到 能够屏蔽源磁场的电容值，从而调节屏蔽线圈阻抗值，进而调节屏蔽线圈的感应磁场的大 小，达到抵消源磁场的目的。
8. 根据权利要求7所述的一种磁场屏蔽方法，其特征在于，步骤2中微控制器⑷中处 理得到控制可变电容器（3)电容值的电压值U的具体计算步骤如下： 2. 1，将磁场检测模块（1)中各个磁场测量探头（6)实时采集的磁场强度值转化为抵消 相应磁场强度的磁场所需串入的电容值C i,公式如下：
其中，R为屏蔽线圈内阻，L为屏蔽线圈电感，Btl (t)为t时刻磁场测量探头检测到的磁 场强度，ω为源磁场的角频率，μ(ι= 4 31 X KT7(HAi)，为真空磁导率，r为屏蔽线圈的等效 半径，s为屏蔽线圈的面积，N为屏蔽线圈的匝数； 2. 2,求磁场检测模块（1)中各个磁场测量探头（6)实时采集的磁场强度值转化为抵消 相应磁场强度的磁场所需串入的电容值(^的平均值，计算公式如下：
2. 3,将电容值C转化为电压值，转化公式如下：
9. 根据权利要求7所述的一种磁场屏蔽方法，其特征在于，电源（5)采用WD-990微机 电源，微控制器（4)的电源正极和电源（5)的+5V相连，电源负极和电源（5)的地相连；可 变电容器⑶的电源正极和电源（5)的+15V相连，电源负极和电源（5)的地相连。
10. 根据权利要求7所述的一种磁场屏蔽方法，其特征在于，微控制器（4)采用 MSP430F6638,可变电容器（3)采用MK042,磁场测量探头（6)采用各向异性磁阻传感器 HMC1021S〇
【专利摘要】本发明公开了一种无源可调磁场屏蔽器及其屏蔽方法，其包括微控制器，微控制器分别连接有磁场检测模块、可变电容器、电源，所述可变电容器还分别与磁场屏蔽器模块、电源连接，磁场检测模块设置在磁场屏蔽器模块的内部。磁场检测模块将检测到的磁场强度值传给微控制器，经微控制器模块处理后得到调节可变电容器的电压值，进而可变电容改变电容值来调节磁场屏蔽器模块的感应磁场强度的大小，达到屏蔽源磁场的目的。本发明的无源磁场屏蔽器，屏蔽能力强，可以动态实时调节对源磁场的屏蔽，灵活性好，解决了有源磁场屏蔽器在功率损耗和制造成本高的问题，给无源磁场屏蔽器技术领域提供了一种自动化的简易动态无损耗式的磁场屏蔽器及屏蔽方法。
【IPC分类】H05K9-00, G01R33-09
【公开号】CN104684371
【申请号】CN201510067479
【发明人】姬军鹏, 燕聪, 巨开石, 俎阿倩, 彭发祥
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月10日