[發明專利]一種地磁日變監測方法

有效

• 申請號: 201810042610.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN110045430B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 梁尚清;李國祝;楊國卿
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01V3/40
• 分類號: G01V3/40
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.一種地磁日變監測方法，基于以下地磁日變監測儀，該監測儀包括激光光源、地磁場探頭、信號探測器；激光光源、地磁場探頭、信號探測器依次通過激光光路連接；

所述的激光光源由半導體激光器、激光器控制電路、偏振片、四分之一波片構成；激光器控制電路控制半導體激光器發射出激光，激光依次透過偏振片、四分之一波片、地磁場探頭；

所述的激光器控制電路由電流源、溫度控制器構成，其中電流源與溫度控制器分別控制半導體激光器的驅動電流和工作溫度；

所述的信號探測器包括射頻線圈、信號發生器、光電轉換器件、數據采集處理設備；信號發生器輸出的電信號傳遞給射頻線圈，輸出的同步信號傳遞給數據采集處理設備；光電轉換器件采集透過地磁場探頭光束的電信號，然后傳遞給數據采集處理設備處理；

其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟(1).保持恒溫狀態下，將地磁場探頭置于地磁場中；

步驟(2).調節地磁日變監測儀中的激光光源：

首先調節激光器控制電路中電流源、溫度控制器，保持半導體激光器發射出的激光波長穩定，且保持半導體激光器發射出的激光波長與地磁場探頭中堿金屬原子基態能級共振；將偏振片、四分之一波片均垂直置于激光光束方向；調節四分之一波片光軸與激光偏振的角度，使得由半導體激光器發射出的激光的偏振變為左旋圓偏振光或右旋圓偏振光；調節地磁場探頭的位置，使左旋圓偏振激光或右旋圓偏振激光透過地磁場探頭；

步驟(3).調節地磁日變監測儀中的信號探測器：

信號發生器輸出的信號輸入到射頻線圈，由射頻線圈產生射頻場，同時輸出的同步信號傳遞給數據采集處理設備，調節射頻線圈的位置，使地磁場探頭處于射頻場中且射頻場的方向與激光光束方向平行；光電轉換器件對透過地磁場探頭的左旋圓偏振激光或右旋圓偏振激光進行探測，得到光電轉換器件探測到的光強值與信號發生器輸出信號頻率的關系，關系如公式(1)：

其中，Y為光電轉換器件探測到的光強值，X為信號發生器輸出信號頻率，π是圓周率，k₁和k₂為比例系數，υ₁和υ₂為兩個光泵磁共振信號的半高全寬值，f₁和f₂為由地磁場引起的堿金屬原子的不同能級分裂，其關系如公式(2)-(4)：

f₁＝γ₁·B₀ (2)；

f₂＝γ₂·B₀ (3)；

f₁＜f₂ (4)；

其中，γ₁和γ₂為定值，其差值與堿金屬原子核的旋磁比相等，B₀為地磁場大小；

將光電轉換器件探測到的光強值經數據采集處理設備采集、信號處理，根據公式(1),求解Y達到極值時X對應的值X₁和X₂，其關系如公式(5)-(6)：

X₁＝f₁ (5)；

X₂＝f₂ (6)；

根據公式(2)、(3)、(5)、(6)，求解地磁場大小B₀，其關系如公式(7):

2.如權利要求1所述的一種地磁日變監測方法，其特征在于地磁場探頭由包含堿金屬飽和蒸汽的玻璃泡構成。

3.如權利要求1所述的一種地磁日變監測方法，其特征在于激光波長在偏振片、四分之一波片的波長范圍內。

4.如權利要求1所述的一種地磁日變監測方法，其特征在于根據公式(7)可知,地磁場測量所需的參數X₁和X₂均為光泵磁共振信號參數；利用光泵磁共振信號提取核進動信號，再利用核進動信號進行地磁監測。