[發(fā)明專利]一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)难b置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710118620.9
• 申請(qǐng)日: 2017-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106772134B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周欣;肖康達(dá);孫獻(xiàn)平;趙修超;孔霞;葉朝輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01R33/00
• 分類號(hào): G01R33/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)难b置，包括用來(lái)測(cè)量外界環(huán)境中磁場(chǎng)值的第一磁阻芯片、第二磁阻芯片、第三磁阻芯片和第四磁阻芯片，還包括固定單元和支撐單元，還包括用來(lái)勻場(chǎng)的三維亥姆霍茲線圈、三維一階梯度線圈和二階梯度線圈單元，還包括采集單元、反饋單元和旋轉(zhuǎn)單元。還公開(kāi)了一種自動(dòng)補(bǔ)償磁場(chǎng)的方法。本發(fā)明磁場(chǎng)補(bǔ)償范圍大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。適用基于低磁場(chǎng)環(huán)境信號(hào)探測(cè)的物理領(lǐng)域研究和原子磁力計(jì)應(yīng)用，具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁場(chǎng)勻場(chǎng)領(lǐng)域，更具體涉及一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)难b置，還涉及一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎm用于低磁場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)科學(xué)研究。

背景技術(shù)

磁場(chǎng)是客觀存在的，例如，地球表面的磁場(chǎng)大約為0.5高斯，地理位置和環(huán)境的不同，它的大小與方向會(huì)發(fā)生改變。

現(xiàn)在很多的科學(xué)研究需要在低磁場(chǎng)或者近零磁場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行，比如SERF(spin-exchange-relaxation-free)原子磁力計(jì)，當(dāng)它的探頭處于10nT環(huán)境下才能有效工作，因此，它需要使用多層坡莫合金等材料來(lái)屏蔽外界環(huán)境中的磁場(chǎng)。

坡莫合金制作的屏蔽筒，在體積、重量、結(jié)構(gòu)上，限制了原子磁力計(jì)的應(yīng)用范圍。例如衛(wèi)星或者飛行器對(duì)于水下異磁的探測(cè)、地磁場(chǎng)的探測(cè)、深空中磁場(chǎng)的探測(cè)等，這就需要一種主動(dòng)屏蔽外界無(wú)用磁場(chǎng)、獲取外界有用磁信號(hào)的裝置。

近幾年已經(jīng)發(fā)展了一些自動(dòng)補(bǔ)償磁場(chǎng)與測(cè)量磁場(chǎng)的方法。例如，S.J.Seltzer等人在“Unshielded three-axis vector operation of a spin-exchange-relaxation-freeatomic magnetometer”[Appl.Phys.Lett.85(20),4804(2004).]中提出可以通過(guò)磁場(chǎng)調(diào)制的方式來(lái)補(bǔ)償磁場(chǎng)，使得中心區(qū)域達(dá)到近零場(chǎng)。Jiancheng Fang等人在“In situ triaxialmagnetic field compensation for the spin-exchange-relaxation-free atomicmagnetometer”[Rev.Sci.Instrum.83,103104(2012).]中提出了可以通過(guò)掃場(chǎng)，最后探測(cè)光強(qiáng)的方式來(lái)補(bǔ)償磁場(chǎng)。

盡管目前磁場(chǎng)補(bǔ)償方式能夠解決應(yīng)用方面的一些問(wèn)題。但是它們還是具有一定的局限性。例如，通過(guò)調(diào)制的方式補(bǔ)償磁場(chǎng)，這要求該磁力計(jì)探頭工作環(huán)境的磁場(chǎng)小于10nT。因此，發(fā)展新的技術(shù)與方法仍然是亟待解決的問(wèn)題，本發(fā)明將針對(duì)此問(wèn)題，提供自動(dòng)補(bǔ)償磁場(chǎng)的裝置與方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)难b置，還提出了一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)姆椒ā＝鉀Q了磁場(chǎng)補(bǔ)償范圍小的問(wèn)題，還解決原子磁力計(jì)小型化的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明裝置采用以下技術(shù)方案：

一種自動(dòng)磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)难b置，包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)，還包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上的三維亥姆霍茲線圈和三維一階梯度線圈，旋轉(zhuǎn)臺(tái)上橫向設(shè)置有筒狀的有機(jī)玻璃管，有機(jī)玻璃管上繞設(shè)有Z2梯度線圈，有機(jī)玻璃管內(nèi)通過(guò)支撐桿固定有支撐臺(tái)，支撐臺(tái)上設(shè)置有位于矩形面的四個(gè)頂角的第一磁阻芯片、第二磁阻芯片、第三磁阻芯片和第四磁阻芯片，矩形面與水平面的夾角為45度，三維亥姆霍茲線圈包括X軸亥姆霍茲線圈、Y軸亥姆霍茲線圈和Z軸亥姆霍茲線圈，三維一階梯度線圈包括X軸一階梯度線圈、Y軸一階梯度線圈、Z軸一階梯度線圈，Z2梯度線圈的中心軸線、有機(jī)玻璃管中心軸線、Z軸亥姆霍茲線圈的中心軸線、Z軸一階梯度線圈的中心軸線重合，Z2梯度線圈中心點(diǎn)、三維亥姆霍茲線圈中心點(diǎn)、三維一階梯度線圈中心點(diǎn)、有機(jī)玻璃管中心點(diǎn)、矩形面中心點(diǎn)重合。