[发明专利]超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其中，所述超导量子干涉器磁传感器包括：超导量子干涉器件和与所述超导量子干涉器件相连并向所述超导量子干涉器件反馈磁通的磁通锁定环路，所述磁通锁定环路预先锁定超导量子干涉器磁传感器的工作点，其特征在于，所述性能测试装置包括：

外部磁通加载单元，用于向所述超导量子干涉器磁传感器提供包含频率变化的外部磁通和用于抵消所述超导量子干涉器件所处环境磁通的抵消磁通，其中，所述外部磁通的幅度小于预设值；

与所述磁通锁定环路相连的磁通偏差获取单元，用于获取所述外部磁通和反馈磁通之间的磁通偏差；

与所述磁通偏差获取单元和外部磁通加载单元相连的测试单元，用于根据所获取的所述磁通偏差及所对应的频率来计算所述超导量子干涉器磁传感器不失锁时最大可测磁通-频率变化的特性。

2.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述外部磁通加载单元包括：

与所述磁通锁定环路中的反馈线圈相连的变化磁通加载模块，用于将频率变化的电流输至所述反馈线圈，以利用互感原理向所述超导量子干涉器件提供所述外部磁通；

与所述反馈线圈相连的直流磁通调节模块，用于将根据所述超导量子干涉器件所处环境磁通所调解的直流电流输至所述反馈线圈。

3.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述磁通锁定环路包括：与所述超导量子干涉器件互感的反馈线圈以及与所述反馈线圈相连的偏置及放大积分电路；

所述磁通偏差获取单元包括：用于采集对应所述磁通偏差的电流的采集模块；以及

与所述采集模块相连的转换模块，用于根据超导量子干涉器件的磁通-电流的转换系数将所采集的电流转换为所述磁通偏差。

4.根据权利要求3所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述采集模块包括：第一放大器，其中，所述第一放大器的负输入端分别通过电阻R_a2、R_a1与所述外部磁通加载单元和所述偏置及放大积分电路的输出端相连，所述第一放大器的正输入端接地，所述第一放大器的负输入端和输出端之间还通过电阻R_a3相连。

5.根据权利要求3所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述采集模块包括：与所述反馈线圈串连的采样电阻、与所述采样电阻相连的第二放大器；

所述外部磁通加载单元将频率变化的电流通过所述采样电阻输至所述磁通锁定环路中的反馈线圈。

6.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述测试单元用于利用所述超导量子干涉器件的磁通-电流转换系数将所采集的电流转换为所对应的磁通偏差，利用公式来确定每次所采集的磁通偏差所对应的频率上的最大可测磁通；其中，所述Φ_test为所述外部磁通的幅度，ΔΦ_err为所获取的磁通偏差，ΔΦ_lin为预设的所述工作点处最大容许的磁通偏差范围，Φ_max为所述超导量子干涉器磁传感器不失锁时最大可测磁通。

7.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感器的性能测试装置，其特征在于，所述预设值为≤0.5Φ₀。

8.一种超导量子干涉器磁传感器的性能测试方法，其中，所述超导量子干涉器磁传感器包括：超导量子干涉器件和与所述超导量子干涉器件相连并向所述超导量子干涉器件反馈磁通的磁通锁定环路，其中，所述磁通锁定环路预先锁定所述超导量子干涉器件的工作点，其特征在于，包括：

向所述超导量子干涉器磁传感器提供包含频率变化的外部磁通、和用于抵消所述超导量子干涉器件所处环境磁通的抵消磁通；

获取所述外部磁通和反馈磁通之间的磁通偏差，其中，所述外部磁通的幅度小于预设值；

根据所获取的所述磁通偏差及所对应的频率来计算所述超导量子干涉器磁传感器不失锁时最大可测磁通-频率变化的特性。