一種基于低溫超導(dǎo)squid的航空磁測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種磁測(cè)量裝置，特別是涉及一種基于低溫超導(dǎo)SQUID (Superconducting Quantum Interference Device，超導(dǎo)量子干涉器件)的航空磁測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]航空磁力測(cè)量(aeromagnetic survey)是航空物探方法中使用時(shí)間最早、最成熟和最多的磁測(cè)方法，其將航空磁力儀系統(tǒng)安裝在飛機(jī)或其他飛行器中通過(guò)觀測(cè)地磁場(chǎng)的總強(qiáng)度T或總磁場(chǎng)異常Λ T或其梯度，來(lái)尋找磁性或與磁性有關(guān)的礦體，以了解地質(zhì)構(gòu)造、進(jìn)行磁性填圖、解決城市和工程穩(wěn)定性和考古等問(wèn)題。根據(jù)服務(wù)領(lǐng)域不同，分成區(qū)域構(gòu)造填圖、油氣構(gòu)造勘查、固體礦產(chǎn)勘查和其他應(yīng)用類型。
[0003]SQUID是一種能測(cè)量微弱磁信號(hào)的極其靈敏的儀器，就其功能而言是一種磁通傳感器，不僅可以用來(lái)測(cè)量磁通量的變化，還可以測(cè)量能轉(zhuǎn)換為磁通的其他物理量，如電壓、電流、電阻、電感、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)梯度、磁化率等。SQUID的基本原理是建立在磁通量子化和約瑟夫森效應(yīng)的基礎(chǔ)上的。根據(jù)偏置電流的不同，分為直流和射頻兩類。SQUID作為探測(cè)器，可以測(cè)量出10-11高斯的微弱磁場(chǎng)，僅相當(dāng)于地磁場(chǎng)的一百億分之一，比常規(guī)的磁強(qiáng)計(jì)靈敏度提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，是進(jìn)行超導(dǎo)、納米、磁性和半導(dǎo)體等材料磁學(xué)性質(zhì)研宄的基本儀器設(shè)備，特別是對(duì)薄膜和納米等微量樣品是必需的。利用SQUID探測(cè)器偵測(cè)直流磁化率信號(hào)，靈敏度可達(dá)10-8emu ;溫度變化范圍為1.9K?400K ;磁場(chǎng)強(qiáng)度變化范圍為O?70000高斯。
[0004]隨著低溫超導(dǎo)SQUID磁測(cè)量技術(shù)的成熟和靈敏度的不斷提高，基于高靈敏度超導(dǎo)磁力儀的航空矢量磁測(cè)量和全張量梯度測(cè)量成為航空磁測(cè)量的研宄熱點(diǎn)。
[0005]然而，現(xiàn)有航空超導(dǎo)磁力儀具有以下不足:
[0006](I)現(xiàn)有航空超導(dǎo)磁力儀對(duì)地磁場(chǎng)進(jìn)行直接測(cè)量，屬于低溫超導(dǎo)SQUID處于無(wú)磁屏蔽環(huán)境下工作。由于外場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境，極易使SQUID系統(tǒng)進(jìn)入失鎖狀態(tài)，讓工作狀態(tài)受到影響，導(dǎo)致測(cè)試性能降低，嚴(yán)重時(shí)甚至使器件無(wú)法正常工作。
[0007](2)由于是基于航空平臺(tái)，如無(wú)人飛機(jī)、飛艇、熱氣球等的磁場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試期間會(huì)引入高、低頻的機(jī)械晃動(dòng)，這種狀態(tài)在低溫超導(dǎo)SQUID磁測(cè)時(shí)會(huì)引入運(yùn)動(dòng)噪聲，會(huì)影響磁場(chǎng)測(cè)量精度，嚴(yán)重時(shí)也導(dǎo)致使器件無(wú)法正常工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，能夠提升低溫超導(dǎo)SQUID系統(tǒng)對(duì)測(cè)試外場(chǎng)復(fù)雜電磁環(huán)境的抗干擾能力，消減航空磁測(cè)量過(guò)程中引入的高、低頻機(jī)械振動(dòng)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)采集器、供電單元、無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架、法拉第籠、讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊、低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元、無(wú)磁杜瓦固定桶、吸振材料、無(wú)磁裝置底撐板和吸振部件；所述無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架和所述無(wú)磁杜瓦固定桶均固定在所述無(wú)磁裝置底撐板上；所述低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元置于所述無(wú)磁杜瓦固定桶內(nèi)，且所述低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元和所述無(wú)磁杜瓦固定桶間填充有所述吸振材料；所述數(shù)據(jù)采集器和所述供電單元置于所述無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架上；所述吸振部件設(shè)置在所述無(wú)磁裝置底撐板的底部；所述低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元用于測(cè)量空間的磁場(chǎng)變化的信號(hào)；所述讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊與所述低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元相連，包括讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊，所述讀出電路用于所述將低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元傳送來(lái)的信號(hào)放大后輸出，所述姿態(tài)測(cè)量模塊用于獲取低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元在測(cè)量時(shí)的實(shí)時(shí)姿態(tài)信息；所述數(shù)據(jù)采集器與所述讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊相連，用于接收和存儲(chǔ)讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊傳送來(lái)的信號(hào)；所述法拉第籠包覆整個(gè)測(cè)量裝置。
[0010]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述低溫超導(dǎo)SQUID傳感器單元包括SQUID器件組、液氦、杜瓦和多層單面導(dǎo)電金屬薄膜。
[0011]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述數(shù)據(jù)采集器包括A/D采集卡和微控制器。
[0012]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述法拉第籠用于隔絕籠體外電磁波對(duì)整個(gè)測(cè)量裝置的電磁干擾。
[0013]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架和所述無(wú)磁杜瓦固定桶均通過(guò)無(wú)磁固定螺栓固定在所述無(wú)磁裝置底撐板上。
[0014]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述供電單元和所述數(shù)據(jù)采集器均通過(guò)無(wú)磁固定螺栓固定在所述無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架上。
[0015]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述吸振材料采用低頻吸振墊。
[0016]根據(jù)上述的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，其中:所述吸振部件為鈴型吸振部件。
[0017]如上所述，本實(shí)用新型的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置，具有以下有益效果:
[0018](I)全部支撐機(jī)構(gòu)和固定部件均采用剛性無(wú)磁材料，在增加機(jī)械強(qiáng)度同時(shí)減少了不良因數(shù)的引入，使測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性得到了保證；
[0019](2)外采用低溫超導(dǎo)傳感器單元(杜瓦)外沿進(jìn)行單層導(dǎo)電薄膜多層包覆和全系統(tǒng)獨(dú)特法拉第籠結(jié)構(gòu)處理，很好的解決了航空運(yùn)動(dòng)平臺(tái)引入的近場(chǎng)電場(chǎng)干擾和復(fù)雜外場(chǎng)引入的多頻段射頻干擾，極大提高測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電磁干擾屏蔽性能；
[0020](3)消除航空平臺(tái)中低頻機(jī)械振動(dòng)對(duì)測(cè)試單元的影響，處理方式是在低溫超導(dǎo)傳感器單元(杜瓦)和無(wú)磁杜瓦固定桶間采用吸振材料填充，以消除低頻段的機(jī)械振動(dòng)；
[0021](4)為了應(yīng)對(duì)航空平臺(tái)引入的高頻機(jī)械振動(dòng)，整個(gè)裝置底部采用了柔性和剛性適中具有一定吸振頻率的鈴型部件，使其在航空平臺(tái)上具有良好地消除高頻機(jī)械振動(dòng)的效果O
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示為本實(shí)用新型的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0024]I數(shù)據(jù)采集器
[0025]2供電單元
[0026]3無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架
[0027]4法拉第籠
[0028]5讀出電路和姿態(tài)測(cè)量模塊
[0029]6低溫超導(dǎo)傳感器單元
[0030]7無(wú)磁杜瓦固定桶
[0031]8吸振材料
[0032]9無(wú)磁裝置底撐板
[0033]10無(wú)磁固定螺栓
[0034]11吸振部件
【具體實(shí)施方式】
[0035]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本實(shí)用新型還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本實(shí)用新型的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0036]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本實(shí)用新型中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0037]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的基于低溫超導(dǎo)SQUID的航空磁測(cè)量裝置包括數(shù)據(jù)采集器1、供電單元2、無(wú)磁輔助系統(tǒng)支架3