[发明专利]零场光泵原子磁力仪弱磁场测量方法与系统

权利要求书

1.一种零场光泵原子磁力仪弱磁场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建由沿X轴方向布置的子线圈一、沿Y轴方向布置的子线圈二以及沿Z轴方向布置的子线圈三组成的三轴亥姆霍兹线圈，子线圈一、子线圈二以及子线圈三两两之间相互交叉组成整体结构，并在该整体结构内部的中心位置形成均匀区，子线圈一、子线圈二以及子线圈三同时从上下、左右、前后三个方向环绕在均匀区四周；

步骤2、子线圈一、子线圈二以及子线圈三分别连接一路控制电路，子线圈一、子线圈二以及子线圈三分别由三路各自独立的控制电路驱动；

均匀区内放置三组用于测量剩余磁场的传感器，每组传感器均包含一个磁阻传感器和一个零场光泵原子磁力仪传感器，每组传感器的输出为一路控制电路的电路的输入；

步骤3、对于每一路控制电路而言，包括以下步骤：

步骤301、当均匀区内的磁场大于零场光泵原子磁力仪传感器的正常工作阈值时，控制单元通过控制电路内的多路选通芯片选通磁阻传感器，磁阻传感器工作，并且控制单元通过多路选通芯片将零场光泵原子磁力仪传感器切出，使得零场光泵原子磁力仪传感器停止向控制电路输出信号；

步骤302、多路选通芯片的输出作为控制电路中负反馈调节控制单元的初始输入，通过负反馈调节控制单元调节对应子线圈一、子线圈二或子线圈三中的电流信号，进而将均匀区内的磁场减小；

步骤303、当均匀区内的磁场趋近于稳态时，磁阻传感器的灵敏度不足以将均匀区内磁场降至更低的量级，此时均匀区内磁场大小已经满足零场光泵原子磁力仪传感器的正常工作条件，控制单元再通过多路选通芯片选通零场光泵原子磁力仪传感器，使零场光泵原子磁力仪传感器工作，并且控制单元通过多路选通芯片将磁阻传感器切出，使得磁阻传感器停止向控制电路输出信号；

步骤304、将零场光泵原子磁力仪传感器输出的模拟信号作为负反馈调节控制单元的初始输入，通过负反馈调节控制单元继续调节对应子线圈一、子线圈二或子线圈三中的电流信号，若均匀区内的磁场再次大于零场光泵原子磁力仪传感器的正常工作阈值时，返回步骤301。

2.如权利要求1所述的一种零场光泵原子磁力仪弱磁场测量方法，其特征在于，步骤2中，每组传感器的灵敏轴与对应控制电路所驱动的子线圈一、子线圈二或子线圈三产生的磁场方向相同。

3.如权利要求1所述的一种零场光泵原子磁力仪弱磁场测量方法，其特征在于，步骤3中，所述负反馈调节控制单元采用PID控制。

4.一种零场光泵原子磁力仪弱磁场测量系统，其特征在于，包括：

三轴亥姆霍兹线圈，所述三轴亥姆霍兹线圈进一步包括框架以及固定在框架上的沿X轴方向布置的子线圈一、沿Y轴方向布置的子线圈二以及沿Z轴方向布置的子线圈三，子线圈一、子线圈二以及子线圈三两两之间相互交叉组成整体结构，并在该整体结构内部的中心位置形成均匀区，子线圈一、子线圈二以及子线圈三同时从上下、左右、前后三个方向环绕在均匀区四周；

三组传感器，所述三组传感器布置于均匀区，每组传感器包括一个磁阻传感器和一个零场光泵原子磁力仪传感器；

三路控制电路，三组传感器的输出分别为三路控制电路的输入，三路控制电路分别驱动子线圈一、子线圈二以及子线圈三；

每一路所述控制电路进一步包括偏置电压调整电路、多路选通芯片以及负反馈调节控制单元，每组传感器的磁阻传感器和零场光泵原子磁力仪传感器接入受控制单元给出的数字信号控制的多路选通芯片，其中，磁阻传感器经由偏置电压调整电路接入多路选通芯片；当均匀区内的磁场大于零场光泵原子磁力仪传感器的正常工作阈值时，控制单元控制多路选通芯片选通磁阻传感器，并将零场光泵原子磁力仪传感器切出，磁阻传感器的输出作为控制电路中负反馈调节控制单元的初始输入，通过负反馈调节控制单元调节对应子线圈一、子线圈二或子线圈三中的电流信号，进而将均匀区内的磁场减小；当均匀区内的磁场减小至趋近于稳态时，控制单元控制多路选通芯片选通零场光泵原子磁力仪传感器，并将磁阻传感器切出，零场光泵原子磁力仪传感器的输出作为控制电路中负反馈调节控制单元的初始输入，通过负反馈调节控制单元调节对应子线圈一、子线圈二或子线圈三中的电流信号。