專利名稱：一種光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法。
背景技術(shù)：
磁傳感器廣泛應(yīng)用于石油探測(cè)、航空航天、地質(zhì)勘探、水中兵器等領(lǐng)域，主要用來對(duì)鐵磁性物體進(jìn)行探測(cè)和用于磁場(chǎng)測(cè)量。而不管是對(duì)磁源進(jìn)行探測(cè)和定位，還是對(duì)地磁場(chǎng)的高精度測(cè)量，其對(duì)分辨力的要求越來越高，分辨力越高探測(cè)和定位越精準(zhǔn)，測(cè)量也越精密。但是目前最常使用的矢量磁傳感器基本都是基于磁通門原理的，其分辨力約為2nT左右。而目前的標(biāo)量磁傳感器——光泵磁傳感器的分辨力則能夠很容易的達(dá)到0. InT，這就為磁場(chǎng)的高精度測(cè)量帶來了希望。但是光泵是標(biāo)量磁傳感器，只能測(cè)量磁場(chǎng)的總場(chǎng)大小，不能測(cè)分量，但是在很多應(yīng)用場(chǎng)合都需要知道磁場(chǎng)的分量信息，尤其是磁場(chǎng)的豎直分量。于是， 如何利用光泵磁傳感器來測(cè)量磁場(chǎng)的分量就具有很重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是如何利用測(cè)量總場(chǎng)的高分辨力光泵磁傳感器來測(cè)量地磁場(chǎng)的三分量。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法，包括以下步驟
(1)地磁場(chǎng)X分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)X方向線圈的電流，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明X分量補(bǔ)償完畢；
(2)地磁場(chǎng)y分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)y方向線圈的電流，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明y分量補(bǔ)償完畢；
(3)此時(shí)光泵的輸出就是地磁場(chǎng)ζ分量。
本發(fā)明提供的光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法，以補(bǔ)償線圈為輔助手段，通過地磁場(chǎng)χ分量以及y分量的補(bǔ)償，用測(cè)量總場(chǎng)的光泵實(shí)現(xiàn)了高精度的磁場(chǎng)三分量測(cè)量，具有分辨力高、結(jié)構(gòu)組合簡(jiǎn)單、操作方便、使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量示意圖。圖2是光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的分辨力測(cè)試圖。圖中，a為光泵所在位置，Xl — )(5代表X方向線圈；Yl — W代表Y方向線圈；Zl — M代表Z方向線圈。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明由主要由三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)和光泵系統(tǒng)組成。光泵置于三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的均勻
區(qū)中。三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)用于抵消兩個(gè)分量，光泵的輸出用于測(cè)量另外一個(gè)分量。本發(fā)明測(cè)量過程如下
(1)地磁場(chǎng)X分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)X方向線圈的電流，由
于光泵的輸出=^K2+y2+Z2，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明X分量補(bǔ)償完畢；
(2)地磁場(chǎng)y分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)y方向線圈的電流，由于光泵的輸出=如2，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明y分量補(bǔ)償完畢；
(3)此時(shí)光泵的輸出就是地磁場(chǎng)ζ分量，其測(cè)量精度可達(dá)到光泵的標(biāo)稱精度。(4)在補(bǔ)償時(shí)無需將兩個(gè)分量補(bǔ)償?shù)骄_的零值即，只需將X分量和y分量補(bǔ)償?shù)絀OnT以內(nèi)，即可實(shí)現(xiàn)ζ分量的高精度測(cè)量。以某次地磁場(chǎng)ζ分量的實(shí)際測(cè)量過程為例，說明操作步驟
1)調(diào)節(jié)水平磁場(chǎng)線圈的電流使得地磁場(chǎng)的水平分量被完全抵消，此時(shí)光泵的輸出就是地磁場(chǎng)的豎直分量(參見說明書附圖中的圖2)，取其一個(gè)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)為36515. 68nT。2)在豎直磁場(chǎng)線圈上施加3μ A的電流，在已知線圈常數(shù)為42. 3nT/mA時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)為3μΑ X 42. 3nT/mA =0. 1269nT 0. 13ηΤ，此時(shí)光泵的輸出變?yōu)?36515. 56ηΤ。3)光泵的輸出變化為36515. 68-36515. 56=0. 12nT,與線圈施加的磁場(chǎng)數(shù)值吻合。由附圖2中的數(shù)據(jù)和圖形，可以看出光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的方法可達(dá)到優(yōu)于0. InT的分辨力。
權(quán)利要求
1. 一種光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法，其特征在于包括以下步驟(1)地磁場(chǎng)X分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)X方向線圈的電流，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明X分量補(bǔ)償完畢；(2)地磁場(chǎng)y分量補(bǔ)償將光泵放在補(bǔ)償線圈的均勻區(qū)內(nèi)，調(diào)節(jié)y方向線圈的電流，當(dāng)光泵的輸出最小時(shí)表明y分量補(bǔ)償完畢；(3)此時(shí)光泵的輸出就是地磁場(chǎng)ζ分量。
全文摘要
一種光泵三線圈補(bǔ)償法測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度三分量的方法，主要采用三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)和光泵系統(tǒng)組成測(cè)量設(shè)備主體，光泵置于三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的均勻區(qū)中，三線圈補(bǔ)償系統(tǒng)用于抵消兩個(gè)分量，光泵的輸出用于測(cè)量另外一個(gè)分量。本發(fā)明以補(bǔ)償線圈為輔助手段，通過地磁場(chǎng)x分量以及y分量的補(bǔ)償，用測(cè)量總場(chǎng)的光泵實(shí)現(xiàn)了高精度的磁場(chǎng)三分量測(cè)量，具有分辨力高、結(jié)構(gòu)組合簡(jiǎn)單、操作方便、使用靈活的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01V3/40GK102298161SQ20111013567
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者盧俊杰, 李偉, 王秀, 石超, 陳正想 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所