基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法，包括：设置于SQUID检测模块的杜瓦中的气压传感器，对杜瓦中的气压进行检测；连接气压传感器的控制电路，基于气压检测信号产生控制信号；通过气路与杜瓦连接的气压调节模块，杜瓦中的气压进行增压或减压。监测杜瓦内的气压，当杜瓦内的气压小于第一预设气压时，增大杜瓦内的气压；当杜瓦内的气压大于第一预设气压时，减小杜瓦内的气压；使杜瓦中的气压维持在第一预设气压，进而使得制冷液体的温度稳定。本发明专利技术通过气压传感器监测杜瓦内气压的变化，再对该变化进行调理，以达到稳定气压进而稳定低温液体温度及SQUID工作点的目的；可有效抑制气压波动引起的SQUID输出波动，且系统简单，方法可靠。

SQUID Measurement System Based on Pressure Stabilization and Method of Pressure Stabilization

The invention provides a SQUID measurement system based on air pressure stabilization and a method for stabilizing air pressure, including: a pressure sensor in the dewar set in the SQUID detection module to detect the air pressure in the dewar; a control circuit connected with the pressure sensor to generate a control signal based on the pressure detection signal; and a pneumatic regulating module connected with the dewar through the gas path to carry out the air pressure in the dewar. Boost or decompress. Monitoring the pressure in the dewar, when the pressure in the dewar is less than the first preset pressure, increase the pressure in the dewar; when the pressure in the dewar is greater than the first preset pressure, reduce the pressure in the dewar; maintain the pressure in the dewar at the first preset pressure, and then make the temperature of the refrigerating liquid stable. The invention monitors the change of air pressure in Dewar by a gas pressure sensor, and then adjusts the change to stabilize the air pressure and then the temperature of cryogenic liquid and the working point of SQUID; it can effectively suppress the output fluctuation of SQUID caused by the fluctuation of air pressure, and the system is simple and the method is reliable.

【技术实现步骤摘要】
基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法
本专利技术涉及磁检测领域，特别是涉及一种基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法。
技术介绍
超导量子干涉器件(SuperconductingQuantumInterferenceDevice，以下简称SQUID)是目前已知的最灵敏的磁传感器，其中低温超导SQUID灵敏度可优于1fT/Hz1/2。是重要的高端应用传感器，广泛应用于生物医疗，地球物理探测，以及基础研究等领域。为了保证SQUID器件正常工作，通常将SQUID浸泡在低温液体中(低温超导SQUID浸泡在液氦中，而高温超导SQUID浸泡在液氮中)。在静态工作情况下，SQUID系统可以很好地满足应用需求。但是在运动情况下，尤其是在航空应用过程中，系统所在的海拔高度将发生较大变化(可达千米级)，如此大的海拔变化将引起气压的较大变化，影响低温液体(液氦或液氮)的沸点，从而影响SQUID的输出漂移，引入额外的误差，给SQUID应用带来困难。因此，如何克服气压变化引入的SQUID输出误差已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法，用于解决现有技术中气压变化引入的误差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于气压稳定的SQUID测量系统，所述基于气压稳定的SQUID测量系统至少包括：SQUID检测模块、气压传感器、控制电路以及气压调节模块；所述气压传感器设置于所述SQUID检测模块的杜瓦中，对所述杜瓦中的气压进行检测；所述控制电路连接于所述气压传感器的输出端，基于所述气压传感器检测到的信号产生控制信号；所述气压调节模块通过气路与所述杜瓦连接，并受所述控制电路的控制对所述杜瓦中的气压进行增压或减压。可选地，所述SQUID检测模块包括杜瓦，SQUID器件及读出电路；所述SQUID器件浸泡于所述杜瓦中的制冷液体中；所述读出电路设置于所述杜瓦外部，且通过导线与所述SQUID器件连接。更可选地，所述SQUID检测模块还包括浸泡在所述制冷液体中的温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述读出电路连接，用于检测所述制冷液体的温度。更可选地，所述制冷液体包括液氦或液氮。更可选地，所述杜瓦包括无磁杜瓦。可选地，所述气压调节模块包括阀门，高压单元及第一低压单元；所述阀门的控制端连接所述控制电路，第一端口连接所述杜瓦，第二端口连接所述高压单元，第三端口连接所述第一低压单元；其中，所述高压单元中的气压大于第一预设气压，所述第一低压单元中的气压小于所述第一预设气压。更可选地，所述阀门包括压电阀。更可选地，所述高压单元包括存储有高压氦气或氮气的气瓶。更可选地，所述低压单元包括大气。更可选地，所述杜瓦的侧壁上还设置有安全阀，当所述杜瓦中气压大于第二设定气压时，所述安全阀将所述杜瓦的腔室与第二低压单元连通；其中，所述第二低压单元中的气压小于所述第二预设气压。更可选地，所述第二低压单元包括大气。可选地，所述基于气压稳定的SQUID测量系统还包括采集模块，所述采集模块连接所述SQUID检测模块及所述气压传感器，用于采集所述述SQUID检测模块及所述气压传感器检测到的信号。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种上述基于气压稳定的SQUID测量系统的稳定气压的方法，所述稳定气压的方法至少包括：监测杜瓦内的气压，当所述杜瓦内的气压小于第一预设气压时，向所述杜瓦内注入高气压气体，以增大所述杜瓦内的气压；当所述杜瓦内的气压大于所述第一预设气压时，将所述杜瓦内的气体释放到低气压气体中，以减小所述杜瓦内的气压；通过对所述杜瓦中气压的动态调整使所述杜瓦中的气压维持在所述第一预设气压，进而使得所述杜瓦内制冷液体的温度稳定。可选地，所述稳定气压的方法还包括：当所述杜瓦内的气压大于第二预设气压时，直接将所述杜瓦内的气体释放到大气中，快速降低所述杜瓦内的气压。可选地，所述高气压气体包括高气压的氦气或氮气。可选地，所述低气压气体包括大气。如上所述，本专利技术的基于气压稳定的SQUID测量系统及稳定气压的方法，具有以下有益效果：本专利技术通过气压传感器监测杜瓦内气压的变化，再通过与预设的气压阈值相比较，采用特制的气路对该变化进行调理，以达到稳定气压进而稳定低温液体温度及SQUID工作点的目的。本专利技术可以精确地稳定SQUID所处的低温液体的温度，规避由此引入的额外误差，有效抑制由于气压波动引起的SQUID输出波动；且系统简单，方法可靠。附图说明图1显示为本专利技术的基于气压稳定的SQUID测量系统的结构示意图。元件标号说明1基于气压稳定的SQUID测量系统111杜瓦112SQUID器件113读出电路12气压传感器13控制电路14气压调节模块141阀门142高压单元143第一低压单元144a～144c第一～第三气路15安全阀16温度传感器17采集模块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图1所示，本专利技术提供一种基于气压稳定的SQUID测量系统1，所述基于气压稳定的SQUID测量系统1包括：SQUID检测模块、气压传感器12、控制电路13、气压调节模块14、安全阀15、温度传感器16及采集模块17。如图1所示，所述SQUID检测模块用于进行磁检测，并输出检测结果。具体地，所述SQUID检测模块包括杜瓦111、SQUID器件112及读出电路113。更具体地，所述杜瓦111为一密闭的罐体，用于储存、运输低温液态气体。在本实施例中，所述杜瓦111中容置制冷液体，包括但不限于液氮及液氦。为了避免所述杜瓦罐体材料的磁性对磁场检测的影响，在本实施例中，所述杜瓦111优选为无磁杜瓦。更具体地，所述SQUID器件112浸泡于所述杜瓦111中的制冷液体中，在本实施例中，所述SQUID器件112为SQUID三轴磁强计，用于探测三个轴向的环境磁场波动，如图1所示，所述SQUID器件112包括三个SQUID磁强计，各SQUID磁强计分别设置于一正立方体的前表面、上表面及左表面上(三个相互垂直的表面)；各SQUID磁强计为一个圆环，所述SQUID磁强计由超导材料制成，用于将检测到的磁强计信号转换为电压信号。在实际应用中，任意可实现磁检测的SQUID器件均适用于本实施例。更具体地，所述读出电路113设置于所述杜瓦111外部，所述读出电路113的输入端通过导线连接所述SQUID器件112的输出端，用于读出所述SQUID器件112检测到的信号。任意可实现SQUID器件信号读出的电路均适用于本实施例，在此不一一列举。如图1所示，所述气压传感器12设置于所述杜瓦111中，对所述杜瓦111中的气压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于，所述基于气压稳定的SQUID测量系统至少包括：SQUID检测模块、气压传感器、控制电路以及气压调节模块；所述气压传感器设置于所述SQUID检测模块的杜瓦中，对所述杜瓦中的气压进行检测；所述控制电路连接于所述气压传感器的输出端，基于所述气压传感器检测到的信号产生控制信号；所述气压调节模块通过气路与所述杜瓦连接，并受所述控制电路的控制对所述杜瓦中的气压进行增压或减压。

【技术特征摘要】
1.一种基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于，所述基于气压稳定的SQUID测量系统至少包括：SQUID检测模块、气压传感器、控制电路以及气压调节模块；所述气压传感器设置于所述SQUID检测模块的杜瓦中，对所述杜瓦中的气压进行检测；所述控制电路连接于所述气压传感器的输出端，基于所述气压传感器检测到的信号产生控制信号；所述气压调节模块通过气路与所述杜瓦连接，并受所述控制电路的控制对所述杜瓦中的气压进行增压或减压。2.根据权利要求1所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述SQUID检测模块包括杜瓦，SQUID器件及读出电路；所述SQUID器件浸泡于所述杜瓦中的制冷液体中；所述读出电路设置于所述杜瓦外部，且通过导线与所述SQUID器件连接。3.根据权利要求2所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述SQUID检测模块还包括浸泡在所述制冷液体中的温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述读出电路连接，用于检测所述制冷液体的温度。4.根据权利要求2～3任意一项所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述制冷液体包括液氦或液氮。5.根据权利要求2～3任意一项所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述杜瓦包括无磁杜瓦。6.根据权利要求1所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述气压调节模块包括阀门，高压单元及第一低压单元；所述阀门的控制端连接所述控制电路，第一端口连接所述杜瓦，第二端口连接所述高压单元，第三端口连接所述第一低压单元；其中，所述高压单元中的气压大于第一预设气压，所述第一低压单元中的气压小于所述第一预设气压。7.根据权利要求6所述的基于气压稳定的SQUID测量系统，其特征在于：所述阀门包括压电阀。8.根据权利要求6所述的基于气压稳定的SQUID测量系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱隆清，董丙元，张树林，张朝祥，伍俊，荣亮亮，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：上海,31