SQUID二阶磁梯度计标定系统的空间位置优化

超导量子干涉器件(SQUID)是利用磁通量子化与约瑟夫森效应这两种特性而形成的超导器件,可以分辨极微弱磁场变化,在磁信号灵敏探测方面应用广泛。因此,为确保其输出映射的准确性与使用质量,对使用过程中其进行定期校准至关重要。本文针对SQUID二阶磁梯度计在使用过程中的标定系统优化问题展开讨论,以标定线圈圆心为中心点建立笛卡尔坐标系,固定Y轴方向的相对位置,首先从Z轴方向移动标定线圈找到电流灵敏度最大位置范围,之后进一步精确标定位置,在X轴方向找到对Z轴方向移动最不敏感的相对位置,为标定中可能出现的人为误差提供更大的容错范围。并通过解析模型与有限元仿真模型相互验证,为后续实验提供了理论依据与先行性。利用解析模型与有限元模型及实测数据确定SQUID二阶磁梯度计在使用中的校准系数均为1.107,并对所提出的标定方法所产生的不确定度进行分析,为梯度计在低噪声环境条件下进行标定提供了更大的鲁棒性。

SQUID在地下管线与空洞探测方面的应用

3S河川超导地磁图系统是基于我们联合研制的超导梯度传感器(SQUID梯度计)实现的。由于SQUID具有高带宽和高灵敏度特性,使得该系统能够快速大面积测量各种磁异常现象并能够快速绘图成像。GPS(全球定位系统)系统对于传感器的精确定位是很有必要的。它同时也提供了测量区域的一个精细的轮廓。该系统主要为考古勘探而设计,但是它的高灵敏性能也可以用于对地面空洞、地下管线或输电线进行高精度探测。在10多年的研究与开发工作中,联合研究组已经完成了高灵敏SQUID应用于地磁测量的系统研究与产品开发。3S河川超导地磁图系统的设计是针对近地表面进行磁异常测量的测量系统。系统能够快速地以3维地磁绘图成像的形式给出测量结果,可应用于桥梁堤坝等基础设施安全监测,道路空洞探测,地下管线测量,文化古迹勘探以及隐藏地下的未爆炸火工品侦察等领域,被认为是最灵敏的磁异常探测系统。