【技术实现步骤摘要】
工作点迁移法计数式超导磁力仪及确定磁场变化方向的方法
:本专利技术涉及一种地球物理磁法勘探的超导磁力仪,尤其是一种计数式超导磁力仪,特别是工作点迁移法计数式超导磁力仪。
技术介绍
:超导量子干涉器件(SQUID)是目前已知的灵敏度最高的弱磁测量传感器。利用SQUID制成的超导磁力仪可应用于生物磁(心磁、脑磁)测量、无损探伤以及磁法勘探等领域。现有的超导磁力仪普遍是基于零磁通锁定的方法设计的,然而,由于动态范围与精度及灵敏度相互制约的关系,此类超导磁力仪在获得较高的灵敏度与精度的同时,也遇到了动态范围较小的窘况。例如,通常的灵敏度为300fT的超导磁力仪的动态范围只有±300nT左右。但是野外环境中,外界的电磁干扰或背景磁场的扰动普遍较高,例如电力线附近,仅50Hz工频干扰就可达±500nT。在此环境中利用零磁通锁定式超导磁力仪进行磁法勘探以寻找矿藏或研究地质构造时,将会因为SQUID无法锁定,导致无法进行测量。因此,此类型的超导磁力仪只能应用于磁屏蔽室内进行测量动态范围较小的弱磁信号,而无法在野外环境中进行磁法勘探。《地球学报》发表的《高温超导磁强计的研制及在TEM上的野外试验》(vol23,2002)介绍了一种应用于地球物理勘探领域的高温超导磁力计,该磁力计在零磁通锁定的基础上采用降低SQUID读出电路中反馈电阻的方法提高其动态范围,但是随着磁力仪动态范围的增加,其灵敏度及精度将会相应减小,如此便无法充分利用超导磁力仪高灵敏度的优点。CN101893721A专利公布了一种宽动态高温超导磁力仪。此磁力仪是在零磁通锁定的基础上,利用亥姆霍兹线圈产生的标准磁场 ...
【技术保护点】
一种工作点迁移法计数式超导磁力仪,由超导量子探头SQUID(1)、杜瓦瓶(2)、SQUID读出电路(3)和微处理器(6)组成,其特征在于:置于杜瓦瓶(2)中的超导量子探头SQUID(1)经读出电路(3)、模拟隔离模块(4)、数据采集系统(5)、微处理器(6)、数字隔离模块(8)、反馈模块(9)与超导量子探头SQUID(1)连接,模拟隔离模块(4)经状态检测模块(7)与微处理器(6)连接构成。
【技术特征摘要】
1.一种工作点迁移法计数式超导磁力仪,由超导量子探头SQUID(1)、杜瓦瓶(2)、SQUID读出电路(3)和微处理器(6)组成,其特征在于:置于杜瓦瓶(2)中的超导量子探头SQUID(1)经读出电路(3)、模拟隔离模块(4)、数据采集系统(5)、微处理器(6)、数字隔离模块(8)、反馈模块(9)与超导量子探头SQUID(1)连接,模拟隔离模块(4)经状态检测模块(7)与微处理器(6)连接;所述的工作点迁移法,是超导磁力仪在测量过程中,对磁场调制信号进行调理,当磁通调制信号的幅值接近峰值时,反馈模块(9)对SQUID(1)反馈补偿一个固定的小于Φ0/2的磁通,使磁通调制信号的幅值快速越过或远离峰值,而后磁力仪以磁通调制信号稳定时刻的幅值为新的工作基点继续进行测量,当超导环内的磁通量中属于所测磁场的分量越过或远离磁通调制信号峰值所对应的磁通量时反馈模块(9)撤消反馈,而后磁力仪以所测磁场变化方向未改变情况下的撤消反馈后磁通调制信号稳定时刻的幅值为新的工作基点继续进行测量,整个过程避开了拐点检测的盲区,通过反馈模块(9)对SQUID(1)补偿一个模值固定的磁通量,使SQUID(1)的工作基点在一个磁通量子内发生迁移,实现磁场的测量;式中的Φ0为一个磁通量子;所述的计数式是根据状态检测模块(7)输出的状态值,对反馈和未反馈两种状态分别进行计数,对反馈状态未改变时的磁通调制信号进行采集并换算成相应的磁通量值,将反馈状态的计数值与相应的反馈状态对应的磁通变化量的乘积之和同采集并换算的磁通量值相加,便得到当前的磁通变化量。2.按照权利要求1所述的工作点迁移法计数式超导磁力仪,其特征在于:状态检测模块(7)包括模拟开关a(10)、模拟开关b(11)、模拟开关c(12)和模拟开关d(13),模拟隔离模块(4)分别与模拟开关a(10)、模拟开关b(11)、模拟开关c(12)、模拟开关d(13)和过零迟滞比较器(14)连接,过零迟滞比较器(14)与微处理器(6)连接,模拟开关a(10)经迟滞比较器a(15)与微处理器(6)连接,模拟开关b(11)经迟滞比较器b(16)与微处理器(6)连接,模拟开关c(12)经迟滞比较器c(17)与微处理器(6)连接,模拟开关d(13)经迟滞比较器d(18)与微处理器(6)连接。3.按照权利要求1所述的工作点迁移法计数式超导磁力仪确定磁场变化方向的方法,其特征在于:开始测量时首先确定磁场的变化方向,测量过程中通过检测磁场变化的拐点间接确定磁场的变化方向,包括以下步骤:a、测量开始时,在未反馈状态下,当磁通调制信号过零点时,反馈模块对SQUID反馈补偿一个固定的极性为+的小于Φ0/4的磁通,通过判断磁通调制信号随后出现的超前或滞后两种不同的变化,判断磁场的变化方向,当磁场的变化方向得到确定后,反馈模块撤消反馈;b、测量过程中,采用工作点迁移的方法对磁场调制信号进行调理;所述的工作点迁移法根据反馈磁通的极性与磁场的变化方向是否相同分为工作点正迁移法和工作点负迁移法:工作点正迁移...
【专利技术属性】
技术研发人员:程德福,申茂冬,安战锋,任胜男,王一,许鹏,赵静,王君,
申请(专利权)人:吉林大学,中国国土资源航空物探遥感中心,
类型:发明
国别省市:
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