[發(fā)明專利]一種地磁日變監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810042610.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN110045430B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)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

本發(fā)明公開一種地磁日變監(jiān)測方法。該方法是恒溫下將地磁場探頭置于地磁場中；調節(jié)激光器控制電路，保持激光波長穩(wěn)定，且保持激光波長與堿金屬原子基態(tài)能級共振；將偏振片、四分之一波片垂直于激光光束方向；調節(jié)四分之一波片光軸與激光偏振的角度，使激光的偏振變?yōu)樽笮龍A偏振或右旋圓偏振；射頻線圈產生與激光光束方向平行的射頻場；光電轉換器件對左旋圓偏振激光或右旋圓偏振激光探測，將探測到的光強值經數(shù)據(jù)采集處理設備采集、信號處理，利用不同能級的光泵磁共振信號之間的頻率差得到核進動信息，再根據(jù)核進動信息計算出地磁場大小。本發(fā)明的優(yōu)點是操作簡單、保證地磁數(shù)據(jù)精度的同時具有高采樣率。

技術領域

本發(fā)明屬于地磁監(jiān)測領域，涉及一種新型的地磁日變監(jiān)測方法，用于在保證地磁數(shù)據(jù)準確性的情況下，提高地磁數(shù)據(jù)的采樣率。

背景技術

地磁監(jiān)測主要用于監(jiān)測全球的地磁場變化，對人們的生產、生活具有重要意義。目前，地磁監(jiān)測方法主要采用直接激發(fā)原子核，測量原子核在地磁場下進動的方法。由于原子核相對穩(wěn)定，較難激發(fā)，導致該方法的測量時間較長，采樣率不高。

發(fā)明內容

為了克服目前地磁監(jiān)測方法采樣率不高的問題，本發(fā)明提供了一種新型的地磁日變監(jiān)測方法。這種方法利用測量兩個不同能級的光泵磁共振信號提取核進動信息，再根據(jù)核進動信息計算出地磁場大小。由于直接測量的是光泵磁共振信號，而光泵磁共振信號可以達到較高的采樣率，因此，這種方法保證了地磁數(shù)據(jù)的采樣率。同時，由于采用的核進動信息計算地磁場大小，而核進動信息相對穩(wěn)定，難以受到外界干擾，因此，地磁數(shù)據(jù)的準確性得到了保證。

本發(fā)明的工作機理是：在地磁場下，堿金屬原子能級將發(fā)生分裂，形成磁子能級，分裂情況與地磁場大小相關。一束圓偏振激光通過堿金屬原子氣體時，若堿金屬原子氣體同時處在有一個頻率與相鄰兩個磁子能級間隔相同的射頻場中時，則堿金屬原子對激光的吸收率最大，測量透射光強大小與激光頻率的關系可以得到待測磁場大小。受核進動的影響，堿金屬原子對激光的吸收率將在兩個不同的射頻場頻率時達到極值，這兩個射頻場頻率的差值將得到核進動信息。根據(jù)核進動信息可以準確得到地磁場大小。

地磁日變監(jiān)測儀包括激光光源1、地磁場探頭2、信號探測器3；激光光源1、地磁場探頭2、信號探測器3依次通過激光光路連接；

所述的激光光源1由半導體激光器4、激光器控制電路5、偏振片6、四分之一波片7構成；激光器控制電路5控制半導體激光器4發(fā)射出激光，激光依次透過偏振片6、四分之一波片7、地磁場探頭2；

所述的激光控制電路5由電流源8、溫度控制器9構成，其中電流源8與溫度控制器9分別控制半導體激光器4的驅動電流和工作溫度。

所述的地磁場探頭2由包含堿金屬飽和蒸汽的玻璃泡10構成；

所述的信號探測器3由射頻線圈11、信號發(fā)生器12、光電轉換器件13、數(shù)據(jù)采集處理設備14構成；

信號發(fā)生器12輸出的電信號傳遞給射頻線圈11，輸出的同步信號傳遞給數(shù)據(jù)采集處理設備14，光電轉換器件13采集透過地磁場探頭2的光束的電信號，然后傳遞給數(shù)據(jù)采集處理設備14處理。

本發(fā)明對地磁日變監(jiān)測儀的調節(jié)方法具體是：

步驟(1)、保持恒溫狀態(tài)下，將地磁場探頭2置于地磁場中；

步驟(2)、調節(jié)激光光源1：

調節(jié)激光器控制電路5中電流源8、溫度控制器9，保持半導體激光器4發(fā)射出的激光波長穩(wěn)定，且保持半導體激光器4發(fā)射出的激光波長與地磁場探頭2中堿金屬原子基態(tài)能級共振；將偏振片6、四分之一波片7均垂直置于激光光束方向；調節(jié)四分之一波片7光軸與激光偏振的角度，使得由半導體激光器4發(fā)射出的激光的偏振變?yōu)樽笮龍A偏振光或右旋圓偏振光；調節(jié)地磁場探頭2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2；

激光波長在偏振片、四分之一波片的波長范圍內。