本实用新型属于消磁技术领域，特别是涉及一种主动式消磁系统。
背景技术：
电磁力给我们带来许多便利，大大改善人们的工作和生活环境，但是在造福人类的同时也带来许多麻烦和困扰。在我们工作和生活的周围空间，处处都充斥着各种各样的电磁波，有中低频的电磁波，还有高频和超高频无线电波，许多场合下，这些电磁波会产生相当的危害。对于装有心脏起搏器的人来说，强电磁干扰很可能会夺去他们的生命，而对于各种精密仪器和设备，电磁干扰也会使它们不能正常工作。
针对各种高频或低频电磁干扰，可以采用静电屏蔽、高频电磁屏蔽、X射线屏蔽及低频电磁屏蔽等被动式消磁方式，也可以采用ECS消磁方式，这两种方法的物理机理不同，实施手段不同，实际效果也有差异。
ECS称为主动式，是EMI (Electro Magnetic Interference) Canceling System的缩写，中文可译为消磁器（或主动式消磁器），ECS由探测器、控制器和消磁线圈三部分组成，其工作原理是当探测器检测到附近环境的电磁干扰后，控制器连续跟踪干扰磁场强度的变化并产生特定的消磁电流，通过平面消磁线圈产生等幅反相的磁场将环境电磁干扰抵消或者大大减弱环境电磁干扰，ECS适用于各种电子显微镜及电子束曝光的电磁环境改善。目前ECS国外品牌大致有Spicer（英）、TMC（美）、CMC（韩）等，当环境有较大的变化或使用日久设备参数改变时，使用者不能随参数进行调整，甚至连安装者都不能调整，而且还存在功率不足的现象。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种主动式消磁系统，采用先进高效的纯直流耦合闭环控制回路，并按照深度冗余标准设计较大的输出功率，特别对低频交流电磁干扰有良好的消磁性能，以适应我国复杂的电磁环境。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种主动式消磁系统，包括探测器、探测器连接电缆、控制器、消磁线圈及连接电缆，所述探测器包括三轴磁场探测器和前置放大器，所述三轴磁场探测器包括X轴探测器、Y轴探测器和Z轴探测器，所述前置放大器包括X轴前置放大器、Y轴前置放大器和Z轴前置放大器，所述X轴前置放大器、Y轴前置放大器和Z轴前置放大器均包括精密仪器用运算放大器AD620和可消零运算放大器OP27，所述X轴探测器与X轴前置放大器输入端相连，所述Y轴探测器与Y轴前置放大器输入端相连，所述Z轴探测器与Z轴前置放大器输入端相连，X轴前置放大器输出端、Y轴前置放大器输出端和Z轴前置放大器输出端分别通过连接至探测器输出接口，所述探测器输出接口通过探测器连接电缆与控制器输入接口相连；
所述控制器采用模块化设计，由加法输入模块、射级跟随分配器、数字显示模块和功率PID模块构成，所述加法输入模块包括X轴加法输入、Y轴加法输入和Z轴加法输入，所述射级跟随分配器包括X轴射级跟随、Y轴射级跟随和Z轴射级跟随，所述功率PID模块包括X轴PID、Y轴PID和Z轴PID，所述数字显示模块为X、Y、Z三轴四位数字显示器，所述X轴加法输入与X轴射级跟随输入端相连，所述X轴射级跟随输出端与X轴PID相连，所述Y轴加法输入与Y轴射级跟随输入端相连，所述Y轴射级跟随输出端与Y轴PID相连，所述Z轴加法输入与Z轴射级跟随输入端相连，所述Z轴射级跟随输出端与Z轴PID相连，所述X轴射级跟随输出端、Y轴射级跟随输出端和Z轴射级跟随输出端还分别与X、Y、Z三轴四位数字显示器相连，所述消磁线圈由14芯的电缆线经绕制构成14圈的闭合的平面消磁线圈，由3或6个所述平面消磁线圈构成全包围三维反相消磁线圈，所述三维反相消磁线圈包括X轴反相消磁线圈、Y轴反相消磁线圈和Z轴反相消磁线圈，所述X轴PID与X轴反相消磁线圈通过连接电缆相连，所述Y轴PID与Y轴反相消磁线圈通过连接电缆相连，所述Z轴PID与Z轴反相消磁线圈通过连接电缆相连；
所述X轴探测器、X轴前置放大器、X轴加法输入、X轴射级跟随、X轴功率PID、X轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成X轴纯直流耦合闭环控制回路，X轴加法输入、X轴射级跟随、X轴功率PID、X轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成X轴纯直流耦合闭环控制回路，所述Y轴探测器、Y轴前置放大器、Y轴加法输入、Y轴射级跟随、Y轴功率PID、Y轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成Y轴纯直流耦合闭环控制回路，所述Z轴探测器、Z轴前置放大器、Z轴加法输入、Z轴射级跟随、Z轴功率PID、Z轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成Z轴纯直流耦合闭环控制回路，所述X轴纯直流耦合闭环控制回路、Y轴纯直流耦合闭环控制回路和Z轴纯直流耦合闭环控制回路为防止各级工作点漂移，均采用对称正负双电源供电。
进一步的，所述三轴磁场探测器和前置放大器封装在一个圆柱形的铝制外壳内。
进一步的，所述三轴磁场探测器外壳上设有V型槽，以便捆扎固定在直径10至300毫米的垂直管状体上或直立放置在不易跌落的平面上。
进一步的，所述运算放大器AD620将探测器的微弱信号进行高精度放大，所述可消零运算放大器OP27构成二阶有源滤波器，改善信号波形。
进一步的，所述三维反相消磁线圈固定在需要消除电磁干扰的仪器设备所在的房间的四面墙壁、天花板和底板上。
进一步的，所述三维反相消磁线圈分为第一系列和第二系列，所述第一系列包括14米、16米、18米的反相消磁线圈连接电缆各一个，所述第二系列包括14米、16米、18米的反相消磁线圈连接电缆各两个，所述第一系列和第二系列均可根据实际情况定制或配备延长连接电缆。
进一步的，所述控制器上设有相位调整开关、消零旋钮和强度调节旋钮，所述相位调整开关仅为安装调试时使用。
进一步的，先选择三轴磁场探测器各轴方向，所述X轴反相消磁线圈与X轴探测器的方向保持一致，所述Y轴反相消磁线圈与Y轴探测器的方向保持一致，所述Z轴反相消磁线圈与Z轴探测器的方向保持一致，所述X轴反相消磁线圈、Y轴反相消磁线圈和Z轴反相消磁线圈分别与所述控制器的相应输出端口连接。
三轴磁场探测器检测到附近环境的电磁干扰后，将电磁信号转换为相应的电流信号，控制器连续跟踪干扰磁场强度的变化并产生特定的消磁电流，再经功率PID模块进行比例（Proportion）、积分（Integration）和微分（Differential）处理，产生和自动调整抵消环境磁场所需要的电流（相位、强度等），最后送到平面消磁线圈，通过平面消磁线圈产生等幅反相的磁场将环境电磁干扰抵消或者大大减弱环境电磁干扰，进而达到改善环境磁场的目的。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和积极效果是：
本实用新型通过三轴磁场探测器、前置放大器、模块化控制器及三维反相消磁线圈，采用先进高效的纯直流耦合闭环控制回路，按照深度冗余标准设计较大的输出功率，对低频交流电磁干扰有良好的消磁性能，本消磁系统特别适用于各种需要消除20Hz到150Hz低频电磁干扰的场合。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的探测器的结构示意图；
图3为本实用新型的控制器的结构示意图；
图4为本实用新型的X轴纯直流耦合闭环控制回路原理图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
如图1和图2所示，一种主动式消磁系统，包括探测器、探测器连接电缆、控制器、消磁线圈及连接电缆，所述探测器包括三轴磁场探测器和前置放大器，所述三轴磁场探测器包括X轴探测器、Y轴探测器和Z轴探测器，所述前置放大器包括X轴前置放大器、Y轴前置放大器和Z轴前置放大器，所述X轴前置放大器、Y轴前置放大器和Z轴前置放大器均包括精密仪器用运算放大器AD620和可消零运算放大器OP27，所述X轴探测器与X轴前置放大器输入端相连，所述Y轴探测器与Y轴前置放大器输入端相连，所述Z轴探测器与Z轴前置放大器输入端相连，X轴前置放大器输出端、Y轴前置放大器输出端和Z轴前置放大器输出端分别通过连接至探测器输出接口，所述探测器输出接口通过探测器连接电缆与控制器输入接口相连；
如图3所示，所述控制器采用模块化设计，由加法输入模块、射级跟随分配器、数字显示模块和功率PID模块构成，所述加法输入模块包括X轴加法输入、Y轴加法输入和Z轴加法输入，所述射级跟随分配器包括X轴射级跟随、Y轴射级跟随和Z轴射级跟随，所述功率PID模块包括X轴PID、Y轴PID和Z轴PID，所述数字显示模块为X、Y、Z三轴四位数字显示器，所述X轴加法输入与X轴射级跟随输入端相连，所述X轴射级跟随输出端与X轴PID相连，所述Y轴加法输入与Y轴射级跟随输入端相连，所述Y轴射级跟随输出端与Y轴PID相连，所述Z轴加法输入与Z轴射级跟随输入端相连，所述Z轴射级跟随输出端与Z轴PID相连，所述X轴射级跟随输出端、Y轴射级跟随输出端和Z轴射级跟随输出端还分别与X、Y、Z三轴四位数字显示器相连，所述消磁线圈由14芯的电缆线经绕制构成14圈的闭合的平面消磁线圈，由3或6个所述平面消磁线圈构成全包围三维反相消磁线圈，所述三维反相消磁线圈包括X轴反相消磁线圈、Y轴反相消磁线圈和Z轴反相消磁线圈，所述X轴PID与X轴反相消磁线圈通过连接电缆相连，所述Y轴PID与Y轴反相消磁线圈通过连接电缆相连，所述Z轴PID与Z轴反相消磁线圈通过连接电缆相连；
如图4所示，所述X轴探测器、X轴前置放大器、X轴加法输入、X轴射级跟随、X轴功率PID、X轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成X轴纯直流耦合闭环控制回路，同理，所述Y轴探测器、Y轴前置放大器、Y轴加法输入、Y轴射级跟随、Y轴功率PID、Y轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成Y轴纯直流耦合闭环控制回路，所述Z轴探测器、Z轴前置放大器、Z轴加法输入、Z轴射级跟随、Z轴功率PID、Z轴反相消磁线圈之间的连接均为直流耦合，构成Z轴纯直流耦合闭环控制回路，所述X轴纯直流耦合闭环控制回路、Y轴纯直流耦合闭环控制回路和Z轴纯直流耦合闭环控制回路为防止各级工作点漂移，均采用对称正负双电源供电。
所述三轴磁场探测器和前置放大器封装在一个圆柱形的铝制外壳内。
所述三轴磁场探测器外壳上设有V型槽，以便捆扎固定在直径10至300毫米的垂直管状体上或直立放置在不易跌落的平面上。
所述运算放大器AD620将探测器的微弱信号进行高精度放大，所述可消零运算放大器OP27构成二阶有源滤波器，改善信号波形。
所述三维反相消磁线圈固定在需要消除电磁干扰的仪器设备所在的房间的四面墙壁、天花板和底板上。所述三维反相消磁线圈分为第一系列和第二系列，所述第一系列包括14米、16米、18米的反相消磁线圈连接电缆各一个，所述第二系列包括14米、16米、18米的反相消磁线圈连接电缆各两个，所述第一系列和第二系列均可根据实际情况定制或配备延长连接电缆。
所述控制器上设有相位调整开关、消零旋钮和强度调节旋钮，所述相位调整开关仅为安装调试时使用。先选择三轴磁场探测器各轴方向，所述X轴反相消磁线圈与X轴探测器的方向保持一致，所述Y轴反相消磁线圈与Y轴探测器的方向保持一致，所述Z轴反相消磁线圈与Z轴探测器的方向保持一致，所述X轴反相消磁线圈、Y轴反相消磁线圈和Z轴反相消磁线圈分别与所述控制器的相应输出端口连接。
三轴磁场探测器检测到附近环境的电磁干扰后，将电磁信号转换为相应的电流信号，控制器连续跟踪干扰磁场强度的变化并产生特定的消磁电流，再经功率PID模块进行比例、积分和微分处理，产生和自动调整抵消环境磁场所需要的电流（相位、强度等），最后送到平面消磁线圈，通过平面消磁线圈产生等幅反相的磁场将环境电磁干扰抵消或者大大减弱环境电磁干扰，进而达到改善环境磁场的目的。