超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備及標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備及標(biāo)定方法。所述標(biāo)定設(shè)備包括：在三個(gè)正交的維度方向設(shè)置線圈，各所述線圈所圍空間中的磁場(chǎng)均勻區(qū)域用于放置所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?；與每個(gè)維度方向的線圈相連的信號(hào)發(fā)生器，用于向各所述線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，以使各所述線圈產(chǎn)生電壓；與所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅骱退鲂盘?hào)發(fā)生器相連的標(biāo)定分析裝置，用于根據(jù)每個(gè)維度方向的線圈的電壓及所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅魉敵龅母袘?yīng)信號(hào)來(lái)標(biāo)定所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯拇艌?chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)?；谌S投影原理，有效地避免了傳統(tǒng)單一方向標(biāo)定帶來(lái)的方向和位置校準(zhǔn)問題。
【專利說(shuō)明】超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備及標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定，特別是涉及一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為一種極高靈敏度的磁傳感器，超導(dǎo)量子干涉器件(Superconducting QuantumInterference Device, SQUID)廣泛地應(yīng)用于生物磁、低場(chǎng)核磁共振、地球物理、無(wú)損檢測(cè)等領(lǐng)域。
[0003]SQUID磁強(qiáng)計(jì)(超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?是一種最基本的SQUID測(cè)量模塊，主要有兩種結(jié)構(gòu)，一種是直接以SQUID環(huán)為感應(yīng)單元，一種是集成或外接一個(gè)單匝或多匝線圈，通過線圈探測(cè)外界磁場(chǎng)并傳輸?shù)絊QUID環(huán)中，進(jìn)行讀出并輸出電壓信號(hào)。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)的SQUID磁強(qiáng)計(jì)，在本征噪聲測(cè)量及實(shí)際應(yīng)用中，都需要對(duì)其的磁場(chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，以獲取磁場(chǎng)量。
[0004]目前，SQUID磁強(qiáng)計(jì)的常用標(biāo)定方法有大線圈法、小線圈法等。這些方法都是利用線圈提供一個(gè)特定方向的已知磁場(chǎng)，利用SQUID磁強(qiáng)計(jì)探測(cè)該磁場(chǎng)，記錄對(duì)應(yīng)的輸出電壓來(lái)計(jì)算磁場(chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0005]對(duì)于超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鱽?lái)說(shuō)，利用上述方法進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，需要利用大線圈對(duì)每個(gè)維度方向的SQUID磁強(qiáng)計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，在標(biāo)定過程中還要精確調(diào)整SQUID磁強(qiáng)計(jì)和線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向，保證二者方向一致，從而減小測(cè)量誤差，這在實(shí)際測(cè)量中，由于采用人工測(cè)量，故而很難實(shí)現(xiàn)精確，而且標(biāo)定效率低。同時(shí)，在利用大線圈或者小線圈進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，需要精確測(cè)量線圈與SQUID磁強(qiáng)計(jì)感應(yīng)線圈之間的距離，以獲取比較準(zhǔn)確的磁場(chǎng)計(jì)算值，這在實(shí)際測(cè)量中也是很難保證的。為此，探索快速精確的標(biāo)準(zhǔn)方法顯得尤為必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備及標(biāo)定方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中利用一維超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鱽?lái)標(biāo)定超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞑荒艿玫骄珳?zhǔn)的磁場(chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)、且標(biāo)定過程極為繁冗、復(fù)雜的問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，包括:在三個(gè)正交的維度方向設(shè)置線圈，各所述線圈所圍空間中的磁場(chǎng)均勻區(qū)域用于放置所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?；與每個(gè)維度方向的線圈相連的信號(hào)發(fā)生器，用于向各所述線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，以使各所述線圈產(chǎn)生電壓；與所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅骱退鲂盘?hào)發(fā)生器相連的標(biāo)定分析裝置，用于根據(jù)每個(gè)維度方向的線圈的電壓及所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅魉敵龅母袘?yīng)信號(hào)來(lái)標(biāo)定所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯拇艌?chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。
[0008]優(yōu)選地，所述信號(hào)發(fā)生器依次向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流。
[0009]優(yōu)選地，所述信號(hào)發(fā)生器同時(shí)向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，且向每個(gè)維度方向的線圈所輸出的驅(qū)動(dòng)電流的頻率各不相同。[0010]優(yōu)選地，所述線圈為正方形或圓形。
[0011]優(yōu)選地，所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域的磁場(chǎng)滿足
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，包括:在三個(gè)正交的維度方向設(shè)置線圈，各所述線圈所圍空間中的磁場(chǎng)均勻區(qū)域用于放置所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?；與每個(gè)維度方向的線圈相連的信號(hào)發(fā)生器，用于向各所述線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，以使各所述線圈產(chǎn)生電壓；與所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅骱退鲂盘?hào)發(fā)生器相連的標(biāo)定分析裝置，用于根據(jù)每個(gè)維度方向的線圈的電壓及所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅魉敵龅母袘?yīng)信號(hào)來(lái)標(biāo)定所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯拇艌?chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器依次向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述信號(hào)發(fā)生器同時(shí)向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，且向每個(gè)維度方向的線圈所輸出的驅(qū)動(dòng)電流的頻率各不相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述線圈為正方形或圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域的磁場(chǎng)滿足
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域的尺寸為lOcnp^lOcnp^lOcm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定設(shè)備，其特征在于，所述標(biāo)定分析裝置利用公式
8.一種利用如權(quán)利要求1-7中任一所述的標(biāo)定設(shè)備對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，包括:1)將所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞣胖玫剿鼍€圈所圍空間的磁場(chǎng)均勻區(qū)域內(nèi)；2)令所述信號(hào)發(fā)生器向位于每個(gè)維度的線圈輸送驅(qū)動(dòng)電流；3)令所述標(biāo)定分析裝置根據(jù)輸送至每個(gè)維度所對(duì)應(yīng)的線圈的驅(qū)動(dòng)電壓、超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅魉敵龅母袘?yīng)信號(hào)來(lái)標(biāo)定所述超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯拇艌?chǎng)電壓轉(zhuǎn)換系數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，所述步驟2)包括:依次向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，所述步驟2)包括:同時(shí)向每個(gè)維度方向的線圈輸出驅(qū)動(dòng)電流，且向每個(gè)維度方向的線圈所輸出的驅(qū)動(dòng)電流的頻率各不相同。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，所述步驟3)包括:利用公式
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域的磁場(chǎng)滿足^ °.1 %，B0為所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域內(nèi)中心點(diǎn)的磁場(chǎng)，Β,為所i/0述磁場(chǎng)均勻區(qū)域以內(nèi)任一位置的磁場(chǎng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的對(duì)超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行標(biāo)定的方法，其特征在于，所述磁場(chǎng)均勻區(qū)域的尺寸為10cm*10cm*10cm。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK103675744SQ201310694313
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】張樹林, 孔祥燕, 邱陽(yáng), 李華, 謝曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所