[发明专利]三轴矢量磁场探测方法和探测装置

权利要求书

1.一种三轴矢量磁场探测方法，其特征在于，所述三轴矢量磁场探测方法包括：

提供一束激光；

对原子气室的三个方向施加不同频率的高频率调制磁场；其中，所述高频率调制磁场的范围为1~2kHz，所述原子气室的温度为150℃~160℃；

将所述激光调整为圆偏振光，使所述圆偏振光入射所述原子气室、经反射镜反射后、再次通过所述原子气室后射出，得到出射激光；

测量所述出射激光的光功率信号，并根据所述高频率调制磁场对所述出射激光的光功率信号进行解调，以得到待测磁场的对应所述三个方向的磁场信息。

2.根据权利要求1所述的三轴矢量磁场探测方法，其特征在于，所述测量所述出射激光的光功率信号，并根据所述高频率调制磁场对所述出射激光的光功率信号进行解调，得到对应所述三个方向的磁场信息之前，还包括：

根据PID闭环反馈，施加与所述待测磁场相反的补偿磁场，以使所述原子气室内的原子处于近零磁场的状态，从而增加磁力仪的灵敏度。

3.根据权利要求1所述的三轴矢量磁场探测方法，其特征在于，还包括：

加热所述原子气室以增大所述原子气室内的原子数密度，从而增强原子对所述圆偏振光的吸收。

4.根据权利要求1所述的三轴矢量磁场探测方法，其特征在于，包括：

所述圆偏振光入射所述原子气室，经反射镜反射90°后，再次通过所述原子气室；其中，三维磁场线圈对所述原子气室的三个方向施加的三个高频率调制磁场两两相互垂直。

5.根据权利要求1所述的三轴矢量磁场探测方法，其特征在于，所述将所述激光调整为圆偏振光，包括：

所述激光经过偏振片变成线偏振光，所述线偏振光经过1/4波片变成所述圆偏振光。

6.一种三轴矢量磁场探测装置，其特征在于，所述三轴矢量磁场探测装置包括：

光源模块，包括光源、偏振片和1/4波片；其中，所述光源用于提供一束激光，所述偏振片和1/4波片用于将所述激光调整为圆偏振光；

探测模块，包括三维磁场线圈、原子气室、反射镜和加热片；其中，所述三维磁场线圈用于为所述原子气室提供三个方向施加不同频率的高频率调制磁场；所述高频率调制磁场的范围为1~2kHz，所述原子气室为充有碱金属原子及缓冲气体的透明气室，用于为所述圆偏振光和碱金属原子提供作用场所；所述反射镜用于使入射所述原子气室的圆偏振光反射后再经过所述原子气室后射出，得到出射激光；所述加热片用于提高所述原子气室温度至150℃~160℃，增加所述原子气室内的原子数密度；

信号处理模块，包括光电探测器和锁相放大器，其中，所述光电探测器用于测量所述出射激光的光功率信号，所述锁相放大器用于根据所述高频率调制磁场对所述出射激光的光功率信号进行解调，以得到待测磁场的对应所述三个方向的磁场信息。

7.根据权利要求6所述的三轴矢量磁场探测装置，其特征在于，

所述三维磁场线圈还用于施加与所述待测磁场相反的补偿磁场，以使所述原子气室内的原子处于近零磁场的状态，从而增加测量灵敏度。

8.根据权利要求6所述的三轴矢量磁场探测装置，其特征在于，所述探测模块还包括：

温度检测件，连接所述加热片，用于监测和调节所述原子气室的温度。

9.根据权利要求6所述的三轴矢量磁场探测装置，其特征在于，

所述探测模块集成为探头，所述探头内部还包括窗口片和气凝胶；所述窗口片和气凝胶用于保温和隔热，以降低所述探头外部温度。

10.根据权利要求6所述的三轴矢量磁场探测装置，其特征在于，所述探测模块还包括函数信号发生器，所述函数信号发生器用于为所述三维磁场线圈提供不同频率的三维磁场信号。