适用野外环境低温SQUID电压-磁通转换系数标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了适用野外环境低温SQUID电压

【技术实现步骤摘要】
适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法及装置


[0001]本专利技术涉及磁法测量
，尤其涉及到适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法。

技术介绍

[0002]低温超导量子干涉器件(SQUID)是目前已知最灵敏的磁传感器，其灵敏度可达到fT级别，是瞬变电磁法勘探最理想的信号接收传感器。尤其是针对埋深超过500米的大深度隐伏金属矿体探测，更高灵敏度的传感器就意味着更大的探测深度以及更高的分辨率。SQUID相比传统瞬变电磁探测中使用的磁感应式线圈具有灵敏度高、探测深度大的优势。SQUID直接探测的物理量为磁通变化量，必须通过读出电路将磁通变化量转换为电压量，才能进行后续的数据分析处理。我们将SQUID+读出电路统称为SQUID传感器，该传感器非常重要的一个参数就是电压
‑
磁通转换系数(V
Φ
)，这个系数必须进行准确的标定，后续测量的数据才真实可信。现有的V
Φ
系数标定方法是在良好的磁屏蔽环境下，向SQUID传感器输入一个已知正弦信号，采集输出信号，然后分析计算V
Φ
的值。但是在实际的瞬变电磁勘探中，环境磁场非常复杂，地球磁场、工频等干扰信号会极大的影响SQUID传感器的工作状态，在良好磁屏蔽环境下标定的V
Φ
系数与实际值有较大的差距。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，在实际应用环境中对V
Φ
系数进行预测，降低测量的系统误差，提高测量准确性。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，包括如下步骤：
[0006]S1、利用锁定状态下的SQUID对各种实际应用场景里的环境磁场进行测量，SQUID读取出电路的输出信号B
n
(n＝1,2,3
……
)即为对应应用场景的环境磁场大小；
[0007]S2、在理想磁屏蔽环境下，将B
n
(n＝1,2,3
……
)作为调制状态下的SQUID输入信号，进一步获取调制状态下的SQUID的输出信号V
n
(n＝1,2,3......)；
[0008]S3、建立全连接神经网络模型f；
[0009]S4、将B
n
(n＝1,2,3......)作为模型的输入，工作点W处的V
n
(n＝1,2,3......)系数作为训练标签，对模型f进行训练；
[0010]S5、在实际应用场景中，利用模型f对该环境下的V
Φ
系数进行预测。
[0011]作为本专利技术的进一步优选实施例，在所述步骤S1中，使用数据采集板卡对SQUID读出电路的输出信号B
n
(n＝1,2,3
……
)进行采集并存储。
[0012]作为本专利技术的进一步优选实施例，在所述步骤S2中，将步骤S1中得到的B
n
(n＝1,2,3
……
)信号转换为csv或者txt文件，可编程任意波形发生器读取该文件，即可根据输出与B
n
(n＝1,2,3
……
)信号相同的波形，在理想磁屏蔽环境下，将这个波形作为SQUID输入信
号，进一步获取并在即存储调制状态下的SQUID的输出信号V
n
(n＝1,2,3......)。
[0013]作为本专利技术的进一步优选实施例，在所述步骤S3中，全连接神经网络f由输入、隐藏层、输出3个模块构成；其中，输入数据为长度为m的SQUID读输出信号B
n
；隐藏层由六层节点数为1000、500、250、250、500、1000的全连接层组成，经过六层全连接层的计算后，模型输出长度为s的V
n
系数f(x)。
[0014]作为本专利技术的进一步优选实施例，在步骤S4中，将训练数据B
n
(n＝1,2,3......)划分为训练集B1
n
(n＝1,2,3......)和测试集B2
n
(n＝1,2,3......)，选择训练的最大迭代次数和学习率，训练的损失函数为均方差MSE，训练模型直至达到收敛状态；具体的，损失函数定位为均方差公式为：
[0015][0016]作为本专利技术的进一步优选实施例，在步骤S5中，首先利用锁定状态下的SQUID测量实际应用场景里的环境磁场B，然后将B输入算法模型f，得到该实际应用场景下的准确V
Φ
系数。
[0017]适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定装置，包括：
[0018]低温无磁杜瓦；
[0019]SQUID芯片，设置于所述低温无磁杜瓦内部；
[0020]无磁杜瓦支架，设置于所述低温无磁杜瓦内部，用于固定所述SQUID芯片；
[0021]SQUID读出电路，设置于所述低温无磁杜瓦外部，所述SQUID读出电路与所述SQUID芯片电连接；
[0022]采集板卡及数据存储装置，与所述SQUID读出电路电连接；
[0023]可编程任意波形发生器，与所述SQUID读出电路电连接。
[0024]本专利技术公开了适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，与现有技术相比：
[0025]本专利技术可以准确获取实际应用环境中SQUID的电压
‑
磁通转换系数，从而降低测量的系统误差，提高测量准确性。
附图说明
[0026]图1为本申请实施例提供的一种适用野外环境低温SQUID电压磁通转换系数标定方法流程图；
[0027]图2是本申请实施例提供的全连接神经网络模型示意图；
[0028]图3是本申请实施例提供的步骤S4算法流程示意图；
[0029]图4是本申请实施例提供的适用野外环境低温SQUID电压磁通转换系数标定装置结构示意图。
[0030]图5是本申请实施例提供的理想环境下输入信号示意图
[0031]图6是本申请实施例提供的理想环境下输出信号示意图
[0032]图7是本申请实施例提供的实际环境下输入信号示意图
[0033]图8是本申请实施例提供的实际环境下输出信号示意图
[0034]其中：100、低温无磁杜瓦；200、SQUID芯片；300、无磁杜瓦支架；400、SQUID读出电
路；500、采集板卡及数据存储装置；600、可编程任意波形发生器。
具体实施方式
[0035]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0036]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、利用锁定状态下的SQUID对各种实际应用场景里的环境磁场进行测量，SQUID读取出电路的输出信号B
n
(n＝1,2,3
……
)即为对应应用场景的环境磁场大小；S2、在理想磁屏蔽环境下，将B
n
(n＝1,2,3
……
)作为调制状态下的SQUID输入信号，进一步获取调制状态下的SQUID的输出信号V
n
(n＝1,2,3......)；S3、建立全连接神经网络模型f；S4、将B
n
(n＝1,2,3......)作为模型的输入，工作点W处的V
n
(n＝1,2,3......)系数作为训练标签，对模型f进行训练；S5、在实际应用场景中，利用模型f对该环境下的V
Φ
系数进行预测。2.根据权利要求1所述的适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，其特征在于，在所述步骤S1中，使用数据采集板卡对SQUID读出电路的输出信号B
n
(n＝1,2,3
……
)进行采集并存储。3.根据权利要求1所述的适用野外环境低温SQUID电压
‑
磁通转换系数标定方法，其特征在于，在所述步骤S2中，将步骤S1中得到的B
n
(n＝1,2,3
……
)信号转换为csv或者txt文件，可编程任意波形发生器读取该文件，即可根据输出与B
n
(n＝1,2,3
……
)信号相同的波形，在理想磁屏蔽环境下，将这个波形作为SQUID输入信号，进一步获取并在即存储调制状态下的SQUID的输出信号V
n
(n＝1,2,3
……
)。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建华，
申请(专利权)人：嘉兴微磁超导科技有限公司，
类型：发明
国别省市：