(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111518732.6 (22)申请日 2021.12.13 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 周向阳　谢晓旋　赵风文　王维乾　 (74)专利代理 机构 北京科迪生专利代理有限责 任公司 1 1251 代理人 安丽　顾炜 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 一种高性能低噪声磁屏蔽桶的设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种高性能低噪声磁屏蔽桶 的设计方法， 以四层磁屏蔽桶为研究对象， 针对 如何同时实现磁屏蔽性能与磁噪声最优化的问 题， 通过带约束的多参数的粒子群优化方法， 建 立了一种四层磁屏蔽桶结构参数的优化方案， 通 过优化最内层桶长度 最内层桶半径 各层 厚度ti、 层间轴向间距DLi、 层间径向间距DRi等12 个结构参数， 实现了高屏蔽性能低噪声的设计效 果。 本发明基于粒子群优化算法， 使磁屏蔽桶轴 向屏蔽因子提升一个数量级， 同时磁噪声降低 15％， 可广泛应用于极弱磁测量领域来制造弱磁 环境。 权利要求书3页 说明书7页 附图2页 CN 114169246 A 2022.03.11 CN 114169246 A 1.一种高性能低噪声磁屏蔽桶的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)建立四层带盖磁屏蔽桶总径向磁屏蔽因子模型： 建立四层带盖磁屏蔽桶总 轴向磁屏蔽因子模型： 其中， 为第i层磁屏蔽桶的径向磁屏蔽因子， 为第i层磁屏蔽桶的轴向屏蔽因子， 为第i屏蔽层棒状退磁因子， μi为第i层材料磁导率， fi＝1+Li/100Di为第i层轴向屏蔽因子端盖屏蔽系数， Di为第i屏 蔽层外直径， Li为第i屏蔽层外 长度， ti为第i屏蔽层厚度； (2)建立最内层磁屏蔽桶产生的磁噪声模型： 其中， μ0＝4π×10‑7N/A2为真空磁导率， r1＝D1/2‑t1为最内层内半径， k＝1.38 ×10‑23J/K 为玻尔兹曼常数， T为开尔文温度， σ 为最内层屏蔽材料的电导率， G为与长径比L/D相关的系 数， 当L/D＝1、 1.5、 2时， G 分别为0.6 57、 0.460、 0.438； (3)建立四层带盖磁屏蔽桶总体积模型： 其中， 为第i层磁屏蔽桶体积， di为第i屏蔽层内直径， li为 第i屏蔽层内长度； (4)建立包 含影响磁屏蔽性能及磁噪声的所有结构参数的四层磁屏蔽桶结构模型： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114169246 A 2其中， DLi为第i屏蔽层和 第i+1屏蔽层之间的轴向间距， 包括DL1， DL2， DL3； DRi为第i屏蔽 层和第i+1屏蔽层之间的径向间距， 包括DR1， DR2， DR3； ti为第i屏蔽层厚度， 包括t1， t2， t3， t4； 为最内层平均半径； 为最内层平均长度。 四层磁屏蔽桶结构由 t1， t2， t3， t4， DL1， DL2， DL3， DR1， DR2， DR312个参数确定； (5)将步骤(4)中四层磁屏蔽桶结构模型代入步骤(1)中四层带盖磁屏蔽桶总轴向磁屏 蔽因子模 型， 得到包含影响磁屏蔽性能及磁噪声的12个结构参数的四层带盖磁屏蔽桶总轴 向屏蔽因子模型S ′Atot： 将步骤(4)中四层磁屏蔽桶结构模型代入步骤(2)中最内层磁屏蔽桶产生的磁噪声模 型， 得到包含影响磁屏蔽性能及磁噪声的12个结构参数 的四层带盖磁屏蔽桶磁噪声模型δ B′eddy： 将步骤(4)中四层磁屏蔽桶结构模型代入步骤(3)中四层带盖磁屏蔽桶总体积模型， 得 到包含影响磁屏蔽性能及磁噪声的12个结构参数的四层带盖磁屏蔽桶总体积模型V ′tot： (6)设置四层磁屏蔽桶初始结构参数， 计算该结构参数下总轴向屏蔽因子 设定步骤(4)中影响磁屏蔽性能及磁噪声的12个结构参数变化区间： (7)以步骤(5)中S ′Atot作为优化目标， 将步骤(6)中 作为约束条件条件一， 将步骤 (6)中 作为约束条件二， 采用带约束的多参数粒子群算法对步骤(4)中影响磁屏蔽 性能及磁噪声的12个结构参数优化， 得到四层带盖磁屏蔽桶轴向屏蔽因子最大时的四层磁 屏蔽桶结构参数， 在该 结构参数 下四层带盖磁屏蔽桶磁噪声最大， 记为 (8)以步骤(5)中δB ′eddy作为优化目标， 将步骤(6)中 作为约束条件一， 将步骤(6) 中 作为约束条件二， 采用带约 束的多参数粒子群算法对步骤(4)中影响磁屏蔽性能及 磁噪声的12个结构参数优化， 得到四层带盖磁屏蔽桶磁噪声最小时的四层磁屏蔽桶结构参 数， 在此结构参数 下四层带盖磁屏蔽桶磁噪声最小， 记为 (9)步骤(7)中 与步骤(8)中 构成磁噪声变化区间 将 该区间10等分得到 其中权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114169246 A 3