【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁场测量领域，尤其涉及一种磁场强度测量方法及装置。
技术介绍
1、随着加速器物理、电力系统等领域的进一步发展，对电学精密测量和量值可靠提出了更高要求。重点仪器的自主化、国产化是支撑我国尖端科技、工业制造的重要手段。重点仪器的自主化、国产化离不开的核心技术之一就是精密磁场测量技术。在相关技术中，金刚石nv色心测量磁场强度多采用脉冲式测磁方式，此过程需要对激光、微波信号多路信号进行脉冲控制，步骤复杂，不易操作。此外，在磁场测量过程中，nv色心经激光极化、微波源和待测磁场激发后发出红色荧光信号，获取磁场信息核心的步骤是获取对荧光信号最小值时刻的微波源扫频频率。在扫频法中，会以一定的步长为间隔对整个频率范围进行扫频，一般耗时在ms到s量级，扫频法的测量耗时中扫频工作周期占比最大，达到s量级。
2、而随着应用场景的不同，对于磁测量的采样率要求不一样，目前的扫频法仅能做到几个hz，极大的限制了其应用。在一般的测量场景中，对于采样率有一定的要求，例如在电力系统，交流情况下电流的采样率至少为4khz，直流采样率至少为10khz，而一般的连续光学探测磁共振技术受限于扫频的速度，其采样率仅为hz级别，限制了其在电力或者其他对采样率要求场景。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种磁场强度测量方法及装置，实现快速测量磁场强度，提高磁场测量采样率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种磁场强度测量方法，包括：
3、根据待测磁场的电流特性和采
4、利用微波源，基于微波频率，对金刚石进行扫频，获取金刚石的nv色心发出的荧光信号，得到光探测磁共振谱线；其中，微波频率连续切换为各扫描频率点；
5、基于预设的分布函数，对光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率；
6、根据中心频率和光探测磁共振谱线，获取待测磁场的磁场强度。
7、实施本专利技术实施例，根据待测磁场的电流特性和采样率，计算波谷频率范围，基于波谷频率范围，确定预设数量的扫描频率点；利用微波源，基于微波频率，对金刚石进行扫频，获取金刚石的nv色心发出的荧光信号，得到光探测磁共振谱线；其中，微波频率连续切换为各扫描频率点；基于预设的分布函数，对光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率；根据中心频率和光探测磁共振谱线，获取待测磁场的磁场强度。基于预设数量的扫描频率点进行金刚石的扫频，获取光探测磁共振谱线(odmr谱)，通过分析光探测磁共振谱线的拟合分析，从而得到待测磁场强度，利用少数点频率扫描和曲线拟合的方式，进行切片锁频的快速量子调控磁测量，以此实现快速的量子调控和测量，极大的提高微波调制的时间要求，提高测量的速度，从而提高整个量子测量的采样率，且不需要增加任何硬件，将量子技术更好的应用于各个行业，实现磁场量子测量的高采样率。
8、作为优选方案，基于预设的分布函数，对光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率，具体为：
9、根据金刚石的nv色心的特性，确定预设的分布函数；其中，分布函数包括高斯函数和泊松函数；
10、通过曲线拟合的方式，反演预设的分布函数，得到中心频率。
11、作为优选方案，根据中心频率和光探测磁共振谱线，获取待测磁场的磁场强度，具体为：
12、将光探测磁共振谱线进行波谷位置分析，得到波谷频率值；
13、将波谷频率值与中心频率进行数值运算，获得待测磁场的磁场强度。
14、作为优选方案，根据待测磁场的电流特性和采样率，计算波谷频率范围，具体为：
15、基于采样率和平均采样间隔，确定测量时间；
16、根据待测磁场的电流特性和测量时间，计算电流的量值范围；
17、根据电流的量值范围和传感距离，确定磁场范围；
18、基于磁场范围，利用分裂可用公式，计算波谷频率范围。
19、作为优选方案，在利用微波源，将微波频率对应的功率施加至金刚石，获取金刚石的nv色心发出的荧光信号，得到光探测磁共振谱线之前还包括：
20、在待测磁场中，基于自旋激化时间，通过设置激光源，将激光照射在金刚石上。
21、为了解决相同的技术问题，本专利技术实施例还提供了一种磁场强度测量装置，包括：扫频确定模块、微波调制模块、曲线拟合分析模块和磁场强度获取模块；
22、其中，扫频确定模块用于根据待测磁场的电流特性和采样率，计算波谷频率范围，基于波谷频率范围，确定预设数量的扫描频率点；
23、微波调制模块用于利用微波源，基于微波频率，对金刚石进行扫频，获取金刚石的nv色心发出的荧光信号，得到光探测磁共振谱线；其中，微波频率连续切换为各扫描频率点；
24、曲线拟合分析模块用于基于预设的分布函数，对光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率；
25、磁场强度获取模块用于根据中心频率和光探测磁共振谱线，获取待测磁场的磁场强度。
26、作为优选方案，还包括自旋激化模块；
27、自旋激化模块用于在待测磁场中，基于自旋激化时间，通过设置激光源，将激光照射在金刚石上。
28、作为优选方案，曲线拟合分析模块包括分布函数设置单元和曲线拟合单元；
29、其中，分布函数设置单元用于根据金刚石的nv色心的特性，确定预设的分布函数；其中，分布函数包括高斯函数和泊松函数；
30、曲线拟合单元用于通过曲线拟合的方式，反演预设的分布函数，得到中心频率。
31、作为优选方案，磁场强度获取模块包括波谷位置分析单元和数值运算单元；
32、其中，波谷位置分析单元用于将光探测磁共振谱线进行波谷位置分析，得到波谷频率值；
33、数值运算单元用于将波谷频率值与中心频率进行数值运算，获得待测磁场的磁场强度。
34、作为优选方案，扫频确定模块包括测量时间确定单元、电流范围确定单元、磁场范围确定单元和波谷频率范围确定单元；
35、其中，测量时间确定单元用于将光探测磁共振谱线进行波谷位置分析，得到波谷频率值；
36、电流范围确定单元用于将波谷频率值与中心频率进行数值运算，获得待测磁场的磁场强度；
37、磁场范围确定单元用于将光探测磁共振谱线进行波谷位置分析，得到波谷频率值；
38、波谷频率范围确定单元用于将波谷频率值与中心频率进行数值运算，获得待测磁场的磁场强度。
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1.一种磁场强度测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述基于预设的分布函数，对所述光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率，具体为：
3.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述根据所述中心频率和所述光探测磁共振谱线，获取所述待测磁场的磁场强度，具体为：
4.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述根据所述待测磁场的电流特性和采样率，计算波谷频率范围，具体为：
5.如权利要求1-4中任一项所述的磁场强度测量方法，其特征在于，在所述利用所述微波源，将微波频率对应的功率施加至所述金刚石，获取所述金刚石的NV色心发出的荧光信号，得到光探测磁共振谱线之前还包括：
6.一种磁场强度测量装置，其特征在于，包括：扫频确定模块、微波调制模块、曲线拟合分析模块和磁场强度获取模块；
7.如权利要求6所述的磁场强度测量装置，其特征在于，还包括自旋激化模块；
8.如权利要求6所述的磁场强度测量装置，其特征在于，所述曲线拟合分析模块包括分布函数设置
9.如权利要求6所述的磁场强度测量装置，其特征在于，所述磁场强度获取模块包括波谷位置分析单元和数值运算单元；
10.如权利要求6所述的磁场强度测量装置，其特征在于，所述扫频确定模块包括测量时间确定单元、电流范围确定单元、磁场范围确定单元和波谷频率范围确定单元；
...【技术特征摘要】
1.一种磁场强度测量方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述基于预设的分布函数，对所述光探测磁共振谱线进行曲线拟合分析，获得中心频率，具体为：
3.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述根据所述中心频率和所述光探测磁共振谱线，获取所述待测磁场的磁场强度，具体为：
4.如权利要求1所述的磁场强度测量方法，其特征在于，所述根据所述待测磁场的电流特性和采样率，计算波谷频率范围，具体为：
5.如权利要求1-4中任一项所述的磁场强度测量方法，其特征在于，在所述利用所述微波源，将微波频率对应的功率施加至所述金刚石，获取所述金刚石的nv色心发出的荧光信号...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋强，张鼎衢，杨路，党三磊，危阜胜，谢东，黄智坤，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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