[发明专利]SQUID平面三轴磁强计串扰定量标定及消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种SQUID平面三轴磁强计串扰定量标定及消除方法。

背景技术

超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)是目前已知最灵敏的磁通传感器，广泛地应用于微弱生物磁信号的探测【V.Pizzela et al，Supercond.Sci.Technol.14(2001)R79-R114】。

弱的磁信号和强的环境磁场是SQUID生物磁探测必须面临的问题。为了抑制环境磁场，梯度计技术是最常用方法之一，它能很好的抑制远场噪声，探测近生物磁信号。理想的梯度计对均匀磁场的响应为零，由于绕制过程中机械、制作精确等原因，梯度计不可避免的存在不平衡性，存在一定的误差面积。为了补偿梯度计不平衡性带来的误差面积，最常使用的是参考磁强计，配以三个方向【D.Drung，IEEE Trans.Appl.Supercond.5(1995)2112-2117】。传统的三轴磁强计由三个正交的磁强计线圈组成，配以三个超导屏蔽的SQUID器件，实现背景磁场的探测。线绕磁强计由于机械、绕制工艺等误差，三轴正交性存在一定的偏差，且磁强计线圈与SQUID之间的传输线不可避免的存在磁通耦合，导致三轴磁强计的设计偏离理论，影响补偿性能。

相对于传统的磁强计，平面磁强计是直接采用裸SQUID环进行磁场探测，避免了线绕磁强计带来的正交性及传输线磁通耦合带来的误差。由于裸SQUID器件没有超导屏蔽，反馈线圈与各SQUID环之间存在互感，导致三个磁强计之间存在串扰。减小SQUID反馈线圈直径和增大SQUID之间的空间距离在一定程度上可以减小串扰影响，但无法消除，所以急需探寻三轴串扰的定量评估及消除方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SQUID平面三轴磁强计串扰定量标定及消除方法。具体的说，本发明利用裸SQUID器件构筑平面三轴磁强计，平面三轴磁强计的串扰存在于反馈线圈与相邻SQUID之间测试反馈线圈与SQUID间的互感可对串扰进行定量标定，在此构型基础上消除串扰，从而实现三轴串扰的定量标定和消除分析。

本发明所述的SQUID平面三轴磁强计串扰定量标定及消除方法包括以下各步骤：

(1)SQUID平面三轴磁强计准备

选取三个工作良好的SQUID器件构筑三轴磁强计组件(见实施例步骤1)。整个三轴磁强计及辅助引线接口集成在一根测试杆上。

(2)三轴串扰定量标定

三轴磁强计之间的串扰通过反馈线圈与SQUID之间的互感来标定。以反馈线圈与SQUID间的组合，可把互感分为内部互感和外部互感。内部互感主要指单个磁强计反馈线圈与SQUID环的互感。向反馈线圈中输入一定强度的低频测试信号，测量一个磁通量子Φ₀对应的输出信号强度，有

Φ0=Mi·VfiRfi]]>ζi=VoiΦ0]]>

其中M_i为反馈线圈与SQUID的内部互感，V_fi为测试低频信号电压强度，R_fi为反馈线圈传输回路的反馈电阻，ζ_i为磁通电压传输系数，V_oi为SQUID读出电路锁定电压幅度。通过测量，可对M_i进行标定，并可计算ζ_i。

设定三轴磁强计内部互感分别为M_x，M_y和M_z，磁通电压传输系数分别为ζ_x，ζ_y和ζ_z，有