溫度修正單元及修正方法、所適用的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯闹圃旆椒?br>【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?，特別是涉及一種溫度修正單元及修正方法、所適用的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鳌?br>【背景技術(shù)】
[0002]米用超導(dǎo)量子干涉器件(SuperconductingQuantum Interference Device,以下簡(jiǎn)稱(chēng)SQUID)的傳感器是目前已知的最靈敏的磁傳感器。廣泛應(yīng)用于心磁、腦磁、極低場(chǎng)核磁共振等微弱磁信號(hào)探測(cè)和科學(xué)研究中。
[0003]超導(dǎo)量子干涉器件SQUID是基于兩個(gè)并聯(lián)的約瑟夫森結(jié)構(gòu)成的器件。當(dāng)給SQUID加載一定的偏置電流，SQUID兩端的電壓將會(huì)隨著其感受到的磁場(chǎng)發(fā)生變化，這種磁敏感特性，使得SQUID被用于制作極高靈敏度的磁傳感器。
[0004]上述SQUID的讀出電路在工作之前需要調(diào)試SQUID的工作點(diǎn)才能鎖定輸出。在工作點(diǎn)上，SQUID需要具備如下特性，即具有最大的磁通電壓轉(zhuǎn)換率，同時(shí)在工作點(diǎn)處輸入電壓為零。經(jīng)過(guò)工作點(diǎn)調(diào)整的SQUID輸出就可接入積分器構(gòu)成讀出電路，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)電壓線(xiàn)性轉(zhuǎn)換。
[0005]所述讀出電路環(huán)境溫度變化將會(huì)造成SQUID工作點(diǎn)發(fā)生變化。例如，偏置電流隨溫度變化，會(huì)影響SQUID的磁通電壓傳輸特性等，如果工作點(diǎn)偏離最佳狀態(tài)，將大大降低讀出電路的噪聲和性能，同時(shí)溫度漂移作為信號(hào)引入讀出電路輸出信號(hào)中，造成磁場(chǎng)信號(hào)檢測(cè)失真。
[0006]隨著超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯膽?yīng)用新需求越來(lái)越精確，應(yīng)用環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜(如野外探測(cè)等復(fù)雜環(huán)境)，對(duì)現(xiàn)有的讀出電路所處環(huán)境溫度的變化的敏感性提出了要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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溫度修正單元及修正方法、所適用的超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅髦凶x出電路所處環(huán)境溫度對(duì)SQUID所產(chǎn)生的感應(yīng)信號(hào)造成干擾，致使檢測(cè)失真的問(wèn)題。
[0008]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?，其至少包?超導(dǎo)量子干涉器件；與所述超導(dǎo)量子干涉器件相連、且在外接的調(diào)試信號(hào)的控制下在調(diào)試狀態(tài)和工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換的讀出電路；與所述讀出電路置于同一環(huán)境中的溫度傳感器；與所述溫度傳感器和讀出電路相連且外接所述調(diào)試信號(hào)的溫度修正單元，用于在所述讀出電路由調(diào)試狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時(shí)，將所測(cè)得的溫度值為基準(zhǔn)溫度值，在所述工作狀態(tài)期間，按照預(yù)設(shè)的至少一條電壓-溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前溫度值與基準(zhǔn)溫度值在各自對(duì)應(yīng)關(guān)系中所對(duì)應(yīng)的電壓之間的偏差，并根據(jù)所得偏差來(lái)對(duì)所述讀出電路中相應(yīng)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0009]優(yōu)選地，所述對(duì)應(yīng)關(guān)系包括:所述讀出電路中的偏置電路的偏置電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、所述讀出電路中的偏移電路的偏移電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及所述讀出電路中的前置放大器自身工作電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中的至少一種。
[0010]優(yōu)選地，所述溫度修正單元包括:偏置電壓溫度漂移測(cè)繪模塊，用于在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏置電路的偏置電壓和溫度值，并基于所獲取的偏置電壓和溫度值測(cè)繪并保存所述偏置電壓-溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0011]優(yōu)選地，所述溫度修正單元包括:偏移電壓溫度漂移測(cè)繪模塊，用于在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏移電路的偏移電壓和溫度值，并基于所獲取的偏移電壓和溫度值測(cè)繪并保存所述偏移電壓-溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0012]優(yōu)選地，所述溫度修正單元包括:放大器電壓溫度漂移測(cè)繪模塊，用于利用所述前置放大器中的半導(dǎo)體器件的熱特性來(lái)預(yù)測(cè)所述前置放大器自身工作電壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系并予以保存，或者預(yù)先單獨(dú)測(cè)試所述前置放大器自身工作電壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系并予以保存。
[0013]優(yōu)選地，所述溫度修正單元與加法器的一個(gè)輸入端相連，所述加法器的另一輸入端與所述讀出電路中的偏置電路的電源相連，所述加法器的輸出端與所述偏置電路的輸入端相連。
[0014]優(yōu)選地，所述溫度修正單元與加法器的一個(gè)輸入端相連，所述加法器的另一輸入端與所述讀出電路中的偏移電路的電源相連，所述加法器的輸出端與所述偏移電路的輸入端相連。
[0015]優(yōu)選地，所述溫度修正單元與加法器的一個(gè)輸入端相連，所述加法器的另一輸入端與所述讀出電路中的前置放大器的輸出端相連，所述加法器的輸出端將補(bǔ)償后的電壓輸至所述讀出電路中的積分反饋電路。
[0016]基于上述目的，本發(fā)明還提供一種修正超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅鞯臏囟绕频姆椒?，其至少包?在所述傳感器中的讀出電路由調(diào)試狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時(shí)，測(cè)得所述讀出電路所處環(huán)境的溫度值，并將該溫度值設(shè)為基準(zhǔn)溫度值；在所述讀出電路處于工作狀態(tài)期間，按照預(yù)設(shè)的至少一條電壓-溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前所測(cè)得的溫度值與基準(zhǔn)溫度值在各自對(duì)應(yīng)關(guān)系中所對(duì)應(yīng)的電壓之間的偏差，并根據(jù)所得偏差來(lái)對(duì)所述讀出電路中相應(yīng)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0017]優(yōu)選地，所述電壓-溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系包括:所述讀出電路中的偏置電路的偏置電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、所述讀出電路中的偏移電路的偏移電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及所述讀出電路中的前置放大器自身工作電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中的至少一種。
[0018]優(yōu)選地，所述偏置電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的取得方式包括:在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏置電路的偏置電壓和溫度值，并基于所獲取的偏置電壓和溫度值測(cè)繪并保存所述偏置電壓-溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0019]優(yōu)選地，所述偏移電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的取得方式包括:在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏移電路的偏移電壓和溫度值，并基于所獲取的偏移電壓和溫度值測(cè)繪并保存所述偏移電壓-溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0020]優(yōu)選地，所述前置放大器自身工作電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的取得方式包括:利用所述前置放大器中的半導(dǎo)體器件的熱特性來(lái)預(yù)測(cè)所述前置放大器自身工作電壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系并予以保存，或者預(yù)先單獨(dú)測(cè)試所述前置放大器自身工作電壓與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系并予以保存。
[0021]基于上述目的，本發(fā)明還提供一種溫度修正單元，用于超導(dǎo)量子干涉?zhèn)鞲衅?，其至少包?監(jiān)測(cè)模塊，用于在所述傳感器中的讀出電路由調(diào)試狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)時(shí)，測(cè)得所述讀出電路所處環(huán)境的溫度值，并將該溫度值設(shè)為基準(zhǔn)溫度值；補(bǔ)償模塊，用于在所述讀出電路處于工作狀態(tài)期間，按照預(yù)設(shè)的至少一條電壓-溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前所測(cè)得的溫度值與基準(zhǔn)溫度值在各自對(duì)應(yīng)關(guān)系中所對(duì)應(yīng)的電壓之間的偏差，并根據(jù)所得偏差來(lái)對(duì)所述讀出電路中相應(yīng)電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
[0022]優(yōu)選地，所述電壓-溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系包括:所述讀出電路中的偏置電路的偏置電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、所述讀出電路中的偏移電路的偏移電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、以及所述讀出電路中的前置放大器自身工作電壓-溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中的至少一種。
[0023]優(yōu)選地，所述溫度修正單元包括:偏置電壓溫度漂移測(cè)繪模塊，用于在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏置電路的偏置電壓和溫度值，并基于所獲取的偏置電壓和溫度值測(cè)繪并保存所述偏置電壓-溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0024]優(yōu)選地，所述溫度修正單元包括:偏移電壓溫度漂移測(cè)繪模塊，用于在所述調(diào)試狀態(tài)期間獲取輸入所述偏