[发明专利]一种基于低温超导 SQUID 的航空磁测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁测量装置，特别是涉及一种基于低温超导SQUID(Superconducting QuantumInterferenceDevice，超导量子干涉器件)的航空磁测量装置。

背景技术

航空磁力测量(aeromagneticsurvey)是航空物探方法中使用时间最早、最成熟和最多的 磁测方法，其将航空磁力仪系统安装在飞机或其他飞行器中通过观测地磁场的总强度T或总 磁场异常△T或其梯度，来寻找磁性或与磁性有关的矿体，以了解地质构造、进行磁性填图、 解决城市和工程稳定性和考古等问题。根据服务领域不同，分成区域构造填图、油气构造勘 查、固体矿产勘查和其他应用类型。

SQUID是一种能测量微弱磁信号的极其灵敏的仪器，就其功能而言是一种磁通传感器， 不仅可以用来测量磁通量的变化，还可以测量能转换为磁通的其他物理量，如电压、电流、 电阻、电感、磁感应强度、磁场梯度、磁化率等。SQUID的基本原理是建立在磁通量子化和 约瑟夫森效应的基础上的。根据偏置电流的不同，分为直流和射频两类。SQUID作为探测器， 可以测量出10-11高斯的微弱磁场，仅相当于地磁场的一百亿分之一，比常规的磁强计灵敏 度提高几个数量级，是进行超导、纳米、磁性和半导体等材料磁学性质研究的基本仪器设备， 特别是对薄膜和纳米等微量样品是必需的。利用SQUID探测器侦测直流磁化率信号，灵敏 度可达10-8emu；温度变化范围为1.9K～400K；磁场强度变化范围为0～70000高斯。

随着低温超导SQUID磁测量技术的成熟和灵敏度的不断提高，基于高灵敏度超导磁力仪 的航空矢量磁测量和全张量梯度测量成为航空磁测量的研究热点。

然而，现有航空超导磁力仪具有以下不足：

(1)现有航空超导磁力仪对地磁场进行直接测量，属于低温超导SQUID处于无磁屏蔽 环境下工作。由于外场复杂电磁环境，极易使SQUID系统进入失锁状态，让工作状态受到影 响，导致测试性能降低，严重时甚至使器件无法正常工作。

(2)由于是基于航空平台，如无人飞机、飞艇、热气球等的磁场测试，测试期间会引入 高、低频的机械晃动，这种状态在低温超导SQUID磁测时会引入运动噪声，会影响磁场测量 精度，严重时也导致使器件无法正常工作。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于低温超导SQUID的航空 磁测量装置，能够提升低温超导SQUID系统对测试外场复杂电磁环境的抗干扰能力，消减航 空磁测量过程中引入的高、低频机械振动。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于低温超导SQUID的航空磁测量装 置，包括数据采集器、供电单元、无磁辅助系统支架、法拉第笼、读出电路和姿态测量模块、 低温超导SQUID传感器单元、无磁杜瓦固定桶、吸振材料、无磁装置底撑板和吸振部件；所 述无磁辅助系统支架和所述无磁杜瓦固定桶均固定在所述无磁装置底撑板上；所述低温超导 SQUID传感器单元置于所述无磁杜瓦固定桶内，且所述低温超导SQUID传感器单元和所述 无磁杜瓦固定桶间填充有所述吸振材料；所述数据采集器和所述供电单元置于所述无磁辅助 系统支架上；所述吸振部件设置在所述无磁装置底撑板的底部；所述低温超导SQUID传感器 单元用于测量空间的磁场变化的信号；所述读出电路和姿态测量模块与所述低温超导SQUID 传感器单元相连，包括读出电路和姿态测量模块，所述读出电路用于所述将低温超导SQUID 传感器单元传送来的信号放大后输出，所述姿态测量模块用于获取低温超导SQUID传感器单 元在测量时的实时姿态信息；所述数据采集器与所述读出电路和姿态测量模块相连，用于接 收和存储读出电路和姿态测量模块传送来的信号；所述法拉第笼包覆整个测量装置。

根据上述的基于低温超导SQUID的航空磁测量装置，其中：所述低温超导SQUID传感 器单元包括SQUID器件组、液氦、杜瓦和多层单面导电金属薄膜。

根据上述的基于低温超导SQUID的航空磁测量装置，其中：所述数据采集器包括A/D采 集卡和微控制器。

根据上述的基于低温超导SQUID的航空磁测量装置，其中：所述法拉第笼用于隔绝笼体 外电磁波对整个测量装置的电磁干扰。

根据上述的基于低温超导SQUID的航空磁测量装置，其中：所述无磁辅助系统支架和所 述无磁杜瓦固定桶均通过无磁固定螺栓固定在所述无磁装置底撑板上。