[發(fā)明專利]一種基于3

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611096817.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN108152859B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦杰;萬雙愛;王春娥;魏克全;孫曉光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京自動(dòng)化控制設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): G01V3/10
• 分類號(hào): G01V3/10
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本發(fā)明屬于領(lǐng)域磁異常探測(cè)等領(lǐng)域，具體公開一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置及方法。裝置包括主場(chǎng)線圈、檢測(cè)線圈、無磁加熱組件、起偏器和圓偏振器，檢測(cè)線圈內(nèi)部中心放置有原子氣室，原子氣室內(nèi)部放置有³He、Rb、N₂，加熱原子氣室，使得主場(chǎng)線圈靈敏度為10～20fT/Hz^1/2，驅(qū)動(dòng)激光依次通過主場(chǎng)線圈、起偏器、圓偏振器，垂直射入原子氣室中心，直到原子氣室內(nèi)的³He核自旋的極化率P_N達(dá)到20％以上，采用頻率計(jì)測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)的頻率即可測(cè)定磁場(chǎng)強(qiáng)度。具有較高的測(cè)量精度，滿足海洋資源勘探、水下目標(biāo)磁異常探測(cè)等領(lǐng)域?qū)Ω呔却艌?chǎng)測(cè)量的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于領(lǐng)域磁異常探測(cè)等領(lǐng)域，具體涉及一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

磁異常探測(cè)是通過測(cè)量磁性物體引起的地球磁力線擾動(dòng)，利用磁異常信息探測(cè)與識(shí)別磁性物體的一種技術(shù)，具有定位精度高、純被動(dòng)探測(cè)、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，在油氣礦產(chǎn)的資源勘探、水下目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。

開發(fā)利用海洋資源是我國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略途徑。與陸地資源的磁異常探測(cè)相比，海洋資源一般位于深遠(yuǎn)海導(dǎo)致探測(cè)距離的增加。由于磁性目標(biāo)的磁異常強(qiáng)度一般隨距離呈3次方衰減，使得探測(cè)距離提高1倍，相應(yīng)的磁強(qiáng)計(jì)靈敏度需增加到原來的8倍。另一方面，為降低探測(cè)距離，一般采用水下潛器對(duì)海洋資源進(jìn)行勘探，其運(yùn)動(dòng)速度相比陸地資源勘探用的飛機(jī)大幅降低。由于磁異常信號(hào)的頻帶與探測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)，速度越低則信號(hào)頻帶越低，導(dǎo)致水下潛器獲得的磁異常信號(hào)一般處于0.001～1Hz之間的較低頻帶范圍。因此，海洋資源勘探迫切需要高精度的磁場(chǎng)測(cè)量方法。在水下目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域，采用水下無人潛器構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化磁異常探測(cè)系統(tǒng)可大幅提高水下磁性目標(biāo)的探測(cè)效能，不僅需要高精度的磁場(chǎng)測(cè)量方法，而且由于水下無人潛器的體積與能源有限，要求基于磁場(chǎng)測(cè)量方法構(gòu)造的磁強(qiáng)計(jì)兼具小體積、低功耗的特點(diǎn)。綜上所述，圍繞海洋資源勘探、水下目標(biāo)探測(cè)領(lǐng)域?qū)Υ女惓Ｌ綔y(cè)的應(yīng)用需求，迫切需要高精度的磁場(chǎng)測(cè)量方法，且構(gòu)造的磁強(qiáng)計(jì)兼具小體積、低功耗的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置及方法，其具有高精度的潛力，滿足海洋資源勘探、水下目標(biāo)磁異常探測(cè)等領(lǐng)域?qū)Ω呔却艌?chǎng)測(cè)量的需求。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置，它包括主場(chǎng)線圈、設(shè)于主場(chǎng)線圈內(nèi)部中心的檢測(cè)線圈、位于檢測(cè)線圈內(nèi)的無磁加熱組件，還包括位于主場(chǎng)線圈內(nèi)、檢測(cè)線圈一側(cè)的起偏器和圓偏振器，所述的檢測(cè)線圈內(nèi)部中心放置有原子氣室，所述的無磁加熱組件位于原子氣室外部周圍，加熱原子氣室；主場(chǎng)線圈外入射一道驅(qū)動(dòng)激光至原子氣室，光線入射方向即為原子氣室的軸線方向；所述的起偏器、圓偏振器的中心位于光線入射的方向上。

在上述的一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置中，所述的檢測(cè)線圈上連接有信號(hào)處理與控制裝置。

在上述的一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置中，所述的信號(hào)處理與控制裝置為頻率計(jì)。

在上述的一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量裝置中，所述的原子氣室內(nèi)部放置有³He、Rb、N₂，三者在單位體積下原子的數(shù)量之比1:10⁵:10³。

一種基于³He核自旋進(jìn)動(dòng)高精度磁場(chǎng)測(cè)量方法，包括如下步驟：

1)所述的原子氣室內(nèi)部放置有³He、Rb、N₂，三者在單位體積下原子的數(shù)量之比1:10⁵:10³；