[發明專利]弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置及方法

在審

• 申請號: 202211630665.1
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN116047378A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 繆培賢;劉志棟;崔敬忠;陳江;楊世宇;史彥超;蔡志偉;陳大勇;張金海;楊旭紅
• 申請（專利權）人: 蘭州空間技術物理研究所
• 主分類號: G01R33/00
• 分類號: G01R33/00;G01R33/032
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高會允

本發明公開了一種弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置及方法。車廂中放置三個相同的磁屏蔽筒，其中都含有同軸的線圈，線圈系數相等，中心的磁場均勻區都放置磁力儀，三個線圈串聯，使三個線圈內通入的電流相等；第一磁屏蔽筒、線圈及內部的銫光泵磁力儀用于實現恒流源功能，銫光泵磁力儀用于測量并輸出載流線圈產生磁場對應的正弦自激振蕩信號；第二個磁屏蔽筒、線圈及內部的抽運?檢測型原子磁力儀用于測量復現磁場；第三個磁屏蔽筒、線圈及內部的弱磁傳感器用于測量復現磁場。利用抽運?檢測型原子磁力儀的測量結果評價待測弱磁傳感器的磁場測量范圍和靈敏度技術指標。

技術領域

本發明涉及弱磁測量技術領域，具體涉及弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置及方法。

背景技術

磁場測量可用于地磁匹配導航、軍事磁異反潛、礦產資源勘探、地震監測等方面，為滿足上述應用對弱磁傳感器的高精度現場溯源測試需求，以及滿足國內科研單位和企業在高精度弱磁傳感器研制過程中的磁場測量、校準和標定的需求，有必要開發弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置。對磁感應強度量值溯源而言，磁場轉化線性度較好的Overhauser質子磁力儀具有獨特優勢，但其量程、靈敏度、磁場采樣率、帶寬技術指標都難以標定其他弱磁傳感器；工作模式與質子磁力儀相似的抽運-檢測型堿金屬原子磁力儀可作為弱磁領域計量級原子磁力儀的有力補充，抽運-檢測型堿金屬原子磁力儀的磁場測量值可被Overhauser質子磁力儀在其量程范圍內進行修正，然后由抽運-檢測型堿金屬原子磁力儀完成對其他弱磁傳感器技術指標的評價工作，搭建起磁感應強度量值溯源和弱磁傳感器技術指標評價之間的橋梁(參考文獻：真空與低溫,2020,26(6):494-502)。

復現磁場中的噪聲抑制是弱磁傳感器技術指標評價必須要考慮的問題。目前市場在售的最高精度6.5位電流源其輸出電流的穩定度達到10^-6量級，直接用商用電流源復現地磁場量級的磁場時由電流源噪聲引入的本底磁場噪聲超過10pT/Hz^1/2，利用抽運-檢測型原子磁力儀可測量復現磁場中的本底磁場噪聲(參考文獻：物理學報,2017,66(16):160701；物理學報,2022,71(2):024202)。利用自激振蕩式的M_x銫光泵磁力儀設計鎖相環路可使地磁場量級復現磁場中的磁場噪聲小于1pT/Hz^1/2(參考文獻：Review?of?ScientificInstruments,2020,91:084701；計測技術,2022,42(1):26-31)，弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置可借鑒相關技術。由于物理原理和PID反饋控制設計的限制，部分弱磁傳感器可通過犧牲對變化磁場的快速響應而獲得遠超過本底磁場噪聲水平的靈敏度指標，車載移動式現場測評裝置在評價這種弱磁傳感器的技術指標時應明確指出靈敏度和帶寬的相互制約關系。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置及方法，能夠利用自激振蕩式的M_x銫光泵磁力儀設計鎖相環路，使復現磁場具有低噪聲、無漂移的特征，進一步利用抽運-檢測型原子磁力儀的測量結果評價待測弱磁傳感器的磁場測量范圍和靈敏度技術指標。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：一種弱磁傳感器技術指標的車載移動式現場測評裝置包括汽車組件、恒流源組件、對比測量組件和傳感器測量組件。

汽車組件包括駕駛室和車廂，車廂內部放置恒流源組件、對比測量組件和傳感器測量組件。

恒流源組件包括第一磁屏蔽筒、銫光泵磁力儀、第一線圈、頻率源、鑒相電路、PID反饋控制電路、開關和壓控電流源。

第一磁屏蔽筒用于屏蔽地磁場；第一線圈和銫光泵磁力儀設置在第一磁屏蔽筒的內部，頻率源、鑒相電路、PID反饋控制電路、開關和壓控電流源順次連接，構成鎖相環路，設置在第一磁屏蔽筒的外部；銫光泵磁力儀連接鑒相電路。