[发明专利]一种基于超导量子干涉仪的总场测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于超导量子干涉仪的总场测量方法，其特征在于，所述总场测量方法包括：

对高灵敏度三轴SQUID磁强计进行非正交度、灵敏度和零点偏移的标定；

于待测环境中对所述高灵敏度三轴SQUID磁强计进行工作点锁定，之后通过所述高灵敏度三轴SQUID磁强计对所述待测环境中的磁场分量进行测量，并在磁场分量值大于预设阈值时，对所述高灵敏度三轴SQUID磁强计中相应的高灵敏度SQUID进行复位后再重新锁定工作点；

同时利用低灵敏度三轴SQUID磁强计中相应的低灵敏度SQUID收集所述高灵敏度SQUID从复位到重新锁定工作点之间的死区时间内发生的磁通变化，以获取所述高灵敏度SQUID在死区时间内的磁通量子跳跃数，并以此对死区时间内所述高灵敏度SQUID测得的磁场分量值进行补偿，以获取准确磁场分量值；

基于所述准确磁场分量值进行总场合成，以获取所述待测环境中的总场；

其中，对高灵敏度三轴SQUID磁强计进行非正交度、灵敏度和零点偏移标定的方法包括：

基于参考三轴磁强计对地球磁场进行测量以获取地球磁场参考值，之后基于所述地球磁场参考值调节三维亥姆赫兹线圈的驱动信号，使所述三维亥姆赫兹线圈产生与所述地球磁场大小相等、方向相反的抵消磁场；

基于所述抵消磁场对所述地球磁场进行磁场抵消，并对所述高灵敏度三轴SQUID磁强计进行工作点锁定，之后逐步移除所述抵消磁场；

以光泵作为总场测量参考源，并通过对所述高灵敏度三轴SQUID磁强计所在测量系统进行多角度定点旋转，以获取不同姿态下的多组标定磁场分量值和与其对应的参考磁场分量值；

基于多组标定磁场分量值、多组参考磁场分量值及标定误差模型，获取所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于非正交度、灵敏度和零点偏移的最优标定值。

2.根据权利要求1所述的基于超导量子干涉仪的总场测量方法，其特征在于，逐步移除所述抵消磁场的方法包括：按照预设斜率线性减小施加于所述三维亥姆赫兹线圈上的所述驱动信号，从而使所述抵消磁场按预设斜率线性移除。

3.根据权利要求1所述的基于超导量子干涉仪的总场测量方法，其特征在于，获取所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于非正交度、灵敏度和零点偏移最优标定值的方法包括：将多组标定磁场分量值和多组参考磁场分量值代入标定误差模型中，同时基于修正后的标定磁场分量值进行总场合成，并在总场标定参考模型取最小值时获取所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于非正交度、灵敏度和零点偏移的最优标定值；其中所述标定误差模型包括：

或

B为所述光泵输出的参考磁场分量值，inv为逆矩阵，α、β、γ为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于X轴、Y轴、Z轴的非正交角度，K_x、K_y、K_z为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于X轴、Y轴、Z轴的灵敏度校正系数，O_x、O_y、O_z为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计关于X轴、Y轴、Z轴的零点偏移，B'为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计输出的标定磁场分量值；

其中总场合成公式包括：

T_i为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计在第i个测量点合成的总场，B_xi、B_yi、B_zi为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计在第i个测量点输出的关于X轴、Y轴、Z轴修正后的标定磁场分量值；

其中总场标定参考模型包括：

H₀为均方误差，T_m为所述高灵敏度三轴SQUID磁强计在第m个测量点合成的总场，GT_c为所述光泵在第i个测量点合成的总场与其在第m个测量点合成的总场的差值。