专利名称：光泵测量磁感应强度竖直分量的装置及方法
技术领域：
本发明属于磁信号测量领域，具体涉及一种采用光泵单线圈补偿法测量磁感应强度的竖直分量的装置及测量方法。
背景技术：
磁传感器广泛应用于石油探测、航空航天、地质勘探、水中兵器等领域，主要用来对铁磁性物体进行探测和用于磁场测量。不管是对磁源进行探测和定位，还是对地磁场的高精度测量，其对分辨力的要求越来越高，分辨力越高探测和定位越精准，测量也越精密。 但是目前最常使用的矢量磁传感器基本都是基于磁通门原理的，其分辨力约为2nT左右。 而目前的标量磁传感器一光泵磁传感器的分辨力则能够很容易的达到0. InT，这就为磁场的高精度测量带来了希望。但是光泵是标量磁传感器，只能测量磁场的总场大�。荒懿夥至浚窃诤芏嘤τ贸『隙夹枰来懦〉姆至啃畔ⅲ绕涫谴懦〉氖狈至�。于是，如何利用光泵磁传感器来测量磁场的分量就具有很重要的工程应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用测量总场的高精度高分辨力光泵来测量磁场的竖直分量的方法及装置。本发明的目的是这样实现的一种光泵测量磁感应强度竖直分量的装置，包括光泵，线圈系统安装在水平转台上，线圈系统与精密电流源连接，通过电流源给光泵线圈系统供电，光泵的探头旋转在线圈系统的均勻区内。所述的线圈系统采用方形亥姆赫兹线圈、圆形亥姆赫兹线圈或加莱特线圈。一种光泵测量磁感应强度竖直分量的方法，包括以下步骤
对轴将线圈系统放置在水平转台上，将光泵的探头放置在线圈系统的均勻区内，然后用精密电源给线圈供电，初始电流大小可以在线圈系统能够承受的范围内任意选�。缓笮阶ǎ构獗玫氖涑鲋底钚。馐北砻飨呷ο低乘拇懦〉乃椒至亢偷卮懦∷乃椒至吭谕恢毕呱希⑶曳较蛳喾矗斯坛浦灾幔�
地磁场水平分量的补偿对轴过程完成后，缓慢调节精密电流源，观察光泵的输出，由于光泵的输出=
乂水平分量2 +竖直分畺2 ,当光泵的输出值减至最小时，表示补偿完毕，此时光泵的输出值
就是磁感应强度的竖直分量。
本发明提供的测量磁感应强度竖直分量的装置及方法，其主要特点为高精度高分辨力测量，以高精度的测量总场的光泵为核心部件，以磁场线圈为补偿装置，可以实现磁感应强度竖直分量的测量，其测量精度可达到光泵的标称精度。本发明具有灵敏度高、成本低廉、 结构组合简单、操作方便的优点。光泵单线圈补偿法测量磁感应强度竖直分量的方法可达到优于0. InT的分辨力。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明的结构示意图。图2是采用本发明提供的方法测量磁感应强度的分辨力测试图。
具体实施例方式如图1所示，本发明的结构是一种测量磁感应强度竖直分量的装置，包括光泵2， 线圈系统3安装在水平转台1上，线圈系统3与精密电流源4连接，通过电流源4给光泵2 线圈系统3供电，光泵2的探头旋转在线圈系统的均勻区5内。所述的线圈系统3采用方形亥姆赫兹线圈、圆形亥姆赫兹线圈或加莱特线圈。也可采用其他形式的磁场线圈。本发明的工作原理如下光泵用于进行高灵敏度的磁感应强度测量，线圈系统用于磁场补偿。欲实现竖直分量的高灵敏度测量，只需通过补偿线圈将水平分量补偿到最小值，测量光泵的输出即可。补偿线圈系统的作用是产生磁�。缘窒肪炒懦∷椒至浚沟酶孟呷鶆蚯Φ拇懦∷椒至孔钚。唇咏诹�。测量的具体步骤如下
一种测量磁感应强度竖直分量的方法，包括以下步骤
对轴将线圈系统放置在水平转台上，将光泵的探头放置在线圈系统的均勻区内，然后用精密电源给线圈供电，初始电流大小可以在线圈系统能够承受的范围内任意选�。缓笮阶ǎ构獗玫氖涑鲋底钚。馐北砻飨呷ο低乘拇懦〉乃椒至亢偷卮懦∷乃椒至吭谕恢毕呱希⑶曳较蛳喾矗赐ü钩ハ呷ο低辰椒至坎钩サ健傲阒怠保斯坛浦灾幔�
地磁场水平分量的补偿对轴过程完成后，缓慢调节精密电流源，观察光泵的输出，由
于光泵的输出=平分量2 +竖直分量2 ,当光泵的输出值减至最小时，表示补偿完毕，此
时光泵的输出值就是磁感应强度的竖直分量。以某次的实际测量为例先将磁场的水平分量补偿到零值，此时光泵的输出就是磁场的竖直分量(参见说明书附图中的图2)，取其一个磁场数据为36554. 32nT ；然后给竖直方向施加0. 13ηΤ的微弱磁�。耸惫獗玫氖涑霰湮�36554. 19ηΤ，光泵的输出变化量为 0. 13ηΤ，与线圈施加的磁场数值吻合。由图2中的测试结果可以看出光泵单线圈补偿法测量磁感应强度竖直分量的方法可达到优于0. InT的分辨力。
权利要求
1.一种光泵测量磁感应强度竖直分量的装置，包括光泵(2)，其特征在于线圈系统 (3)安装在水平转台(1)上，线圈系统(3)与精密电流源(4)连接，通过电流源(4)给光泵 (2)线圈系统(3)供电，光泵(2)的探头旋转在线圈系统的均勻区(5)内。
2.根据权利要求1所所述的光泵测量磁感应强度竖直分量的装置，其特征在于所述的线圈系统采用方形亥姆赫兹线圈、圆形亥姆赫兹线圈或加莱特线圈。
3.一种光泵测量磁感应强度竖直分量的方法，其特征在于包括以下步骤对轴将线圈系统放置在水平转台上，将光泵的探头放置在线圈系统的均勻区内，然后用精密电源给线圈供电，初始电流大小可以在线圈系统能够承受的范围内任意选�。缓笮阶ǎ构獗玫氖涑鲋底钚。馐北砻飨呷ο低乘拇懦〉乃椒至亢偷卮懦∷乃椒至吭谕恢毕呱希⑶曳较蛳喾矗斯坛浦灾幔坏卮懦∷椒至康牟钩ザ灾峁掏瓿珊螅郝鹘诰艿缌髟矗鄄旃獗玫氖涑觯捎诠獗玫氖涑�=.、/水平分量2+竖直分量2 ,当光泵的输出值减至最小时，表示补偿完毕，此时光泵的输出值就是磁感应强度的竖直分量。
全文摘要
一种光泵测量磁感应强度竖直分量的装置及方法，采用光泵用于进行高灵敏度的磁感应强度测量，线圈系统用于磁场补偿。欲实现竖直分量的高灵敏度测量，只需通过补偿线圈将水平分量补偿到零值，测量光泵的输出即可。本发明具有灵敏度高、成本低廉、结构组合简单、操作方便的优点。光泵单线圈补偿法测量磁感应强度竖直分量的方法可达到优于0.1nT的分辨力。
文档编号G01R33/02GK102298122SQ201110135688
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月25日 优先权日2011年5月25日
发明者卢俊杰, 李伟, 王秀, 石超, 陈正想 申请人:中国船舶重工集团公司第七一○研究所
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