EIT信号对CPT磁力仪弱磁测量性能的影响

针对现有磁力仪测量数百纳特斯拉弱磁场存在精度低和便携性差等问题,提出一种通过压窄CPT磁力仪EIT信号线宽来实现弱磁场测量的方法。该方法是根据EIT信号磁场测量仿真模型,采用相敏检波二阶微分信号获得磁力仪灵敏度系数,并根据最佳灵敏度系数分析得出EIT信号分离条件及其线宽对弱磁场测量性能的影响。仿真和试验结果表明:具有窄EIT信号线宽的CPT磁力仪,可实现100 nT磁感应强度值测量。最后,对EIT信号线宽压窄后的CPT磁力仪进行线性度和噪声测试,测试结果表明:在待测磁感应强度100~500 nT范围内,磁力仪测量的最大非线性误差为0.9537 nT;在100 nT背景磁场环境下,磁力仪输出噪声为20.26 pT/Hz^1/2@1 Hz。     

基于铯光泵磁力仪的地磁噪声补偿技术

针对高灵敏度磁传感器的计量与标定,开展了基于铯光泵磁力仪的地磁噪声补偿研究.在原子谱灯铯光泵磁力仪基础上,用激光替换原子谱灯作为铯光泵磁力仪的光源,设计激光光泵磁力仪,应用于地磁噪声补偿系统,再通过实验对基于以上两型光泵磁力仪地磁噪声补偿系统的磁场补偿能力并进行了分析,实验研究结果表明,基于以上两型铯光泵磁力仪的地磁噪...     

光泵氦磁力仪测磁场梯度的新方法研究

本文通过分析推导出光泵氨磁力仪的共振曲线与磁场梯度的关系,并在此基础上提出一种新的测量磁场梯度的方法:用磁场线圈产生一个补偿磁场梯度,再用一套极值跟踪测试系统自动跟踪测试磁场梯度。     

氦光泵磁力仪中压控振荡器设计

压控振荡器是跟踪式氮光泵磁力仪的核心部件。为了满足磁力仪的测量要求,需要一个频率范围宽,且振荡稳定度高,线性度好的压控振荡器。本文用多个变容二极管并联的方法,设计实现了一个西勒振荡电路,并在氦光泵磁力仪中得到应用。     

Overhauser磁力仪低噪声信号处理技术

针对磁力仪输出信号信噪比低的问题,同时为给Overhauser磁力仪的研制提供参考依据,提出一种低噪声信号处理技术。首先根据质子旋进信号(FID)特点,建立系统噪声模型,分析探头电阻热噪声和放大器等效输入噪声对测量造成的影响,提出LC谐振方案和低噪声放大电路以提高系统信噪比并通过实验测试仪器噪声水平。最后,将所研制的磁力仪与商用磁力仪进行对比测试,实验表明:提出的信号处理技术能有效降低系统噪声,FID信号信噪比36 d B,研制的Overhauser磁力仪磁场测量精度0.2 n T,性能接近商用仪器水平,证明其在磁场测量中的有效性。     

两型光泵磁力仪比对试验结果及分析

在同等条件下,对两型光泵式磁力仪（G882型铯光泵磁力仪和GB-4A型氮光泵磁力仪）进行长时间连续观测,同步采集记录外磁场变化。按航空磁测技术翘范评价二台仪器的静态噪声并用二台仪器的输出差值的变化评价二台仪器一致性。从光泵磁力仪工作原理出发,结合相关资料介绍仪器技术设计特点,对试验结果进行分析。     

激光泵浦的铯-氦磁力仪的信号特征

研究了基于激光泵浦的铯-氦磁力仪的磁共振信号特征。通过使用窄线宽激光对铯原子进行泵浦,得到了12.3 A/T的电流-磁场转换因子,与基于放电灯泵浦的铯-氦磁力仪相比,转化效率增大13.5倍。实验发现通过间接泵浦,可消除“光致展宽”。通过分析线宽的实验值和理论值,得到实验值线宽的最大展宽来自于脉冲激励的结论。通过测量光源、磁场、光电传感器和电路的本底噪声,确定了该磁力仪最大的噪声源为光源和磁场,以磁场分辨力为优化目标得到了最佳光强,铯-氦磁力仪的磁场分辨力可以达到0.05 nT。     

弱磁测量传感器的发展与应用

弱磁测量技术在许多诸如生物医学、资源勘测、军事工程和空间探测等重要领域中占有不可或缺的地位,在很大程度上也代表了国家磁测技术的发展水平。当前国内外弱磁测量主要用到质子磁力仪、光泵磁力仪、原子磁力仪、磁通门、SQUID、光纤磁力仪和磁电阻传感器,按照测量磁场的类型将其分为标量和矢量型,通过其基本原理、特性、研究和应用现状的分析,对其发展方向和应用前景进行了综述,为后续的理论研究和工程实践提供参考。     

频率跟踪式He~4光泵及其在梯度磁强计中的应用

本文提出一种频率跟踪式光泵磁强计的设计方法,并介绍He~4光泵磁强计的原理和结构。已经用它制成一种梯度磁强计,其两路的一致性优于0.05伽码,故能很好地用于地磁场及其梯度的测量以及地球物理学研究和其他弱磁场测量。     

新型的激光多普勒信号检波系统

为解决超低频、微小振动的高精度测量与装调间的矛盾,提出了一种新型的激光多普勒信号检波系统。该系统通过一运动光栅的衍射,得到约40.5%的测量光强,用另一光栅的衍射消除两束差动光间的夹角以及光波长对测量精度的影响;频移﹑混频分开进行,保证系统装调更方便准确;用1/4波片﹑渥拉斯顿棱镜等得到相位差90°的正余弦信号,实现位移方向识别。实验得出,该系统振动频率和振幅测量精度均为1%,可测频率范围可达到0.5-500Hz,可测振幅范围:1μm-5mm。     

聚(3-辛基)噻吩/碳纳米管复合材料全光开关特性的研究

使用多次超声离心分散法将单壁碳纳米管(SWNTs)溶入聚(3-辛基)噻吩(P3OTH)溶液中制得P3OTH/SWNTs复合液(溶剂为四氢呋喃)。研究了该复合液在不同功率及调制频率控制光(532nm)作用下的全光开关特性。实验发现,在7mW、258Hz的控制光调制下,该复合液较P3OTH单体溶液的全光开关调制深度提高了2倍;控制光功率为7mW时,复合液样品在25Hz的控制频率下调制深度可达84%。在此基础上增加控制频率到432.5Hz,该样品的开关响应时间达到1ms,并且可维持40%以上的调制深度;在140Hz时,将控制光功率降低,该复合液样品的调制深度增大,当控制光功率降低到3.6mW时,达到最大值62%。结果表明样品具有良好的全光开关特性,具有潜在的研究及应用价值。     

一种低信噪比正弦信号高精度频率测量方法

在研究噪声对低信噪比正弦信号频率测量的影响、分析触发误差对多周期同步频率测量影响的基础上,提出了一种多-多周期同步频率测量方法,推导了频率测量计算公式和误差计算公式,并对两种测频方法的触发误差做了对比分析;最后给出了用STM32单片机实现多-多周期同步频率测量的方法。实验表明:该方法能有效压制噪声,提高低信噪比正弦信号频率测量精度。     

抽运-检测型原子磁力仪对10 kHz正弦交变电流的测量

介绍了利用抽运-检测型铷原子磁力仪测量正弦交变电流的频率、振幅和相位的理论基础和实验方法。利用旋转坐标系下二能级磁共振塞曼跃迁的经典理论来描述射频场与原子磁矩相互作用的物理规律,并推导出实验室坐标系中原子磁力仪输出信号的表达式,其中铷泡位置的射频场由载有待测正弦交变电流的亥姆霍兹线圈产生,通过拟合磁力仪输出的磁共振信号得到正弦交变电流的频率、振幅和相位信息。拟合重复测量的十条实验曲线,正弦交变电流的频率、振幅和相位的相对标准偏差分别为5.4×10^-7、2.3×10^-5和3×10^-3,其中频率的相对标准偏差与产生本底磁场的精密电流源的分辨率有关。所得结果可以加深对二能级磁共振塞曼跃迁经典物理图像的理解,对正弦交变电流的计量研究具有参考价值。     

高速导航载体干扰磁场补偿方法研究

在地磁导航中,磁力仪容易受到载体磁场的干扰,产生输出偏差,因此必须对其进行补偿.从分析高速载体干扰磁场的特点入手,提出测量地磁场矢量、补偿总场的干扰磁场补偿方法.首先推导出了求取载体干扰磁场系数的数学模型,并根据测量值利用最小二乘法估计出载体磁场参数,然后再利用估计出的参数值对测量值进行补偿,最后用仿真验证了方法的正确性和可行性.研究结果对于高速航行载体干扰磁场的补偿具有重要的指导意义.     

氦光泵磁力仪探头的小型化设计

对GB-4A氦光泵磁力仪光泵探头进行了小型化设计,使其体积减小3／4,重量减轻2／3,而性能与原探头相当。这将为氦光泵磁力仪的小型化打下基础。     

基于旋转装置的磁梯度张量测量方法

磁梯度张量是目前磁信息应用领域的研究热点,尤其在探测未爆弹(UXO)方面,具有更好的反演能力.本文提出了一种基于旋转装置的磁梯度张量测量方法,基于该方法的测量系统包含两个单轴磁力仪和一个旋转装置,两个磁力仪在相互平行的两个平面上,它们的敏感轴共线,但方向相反,且与平面存在固定夹角.测量时,两个磁力仪饶与平面垂直的同一个轴旋转,旋转半径相同,利用磁力仪的输出可解算得到磁梯度张量.该方法可减少磁梯度张量测量系统的磁力仪数量,从而节约成本,降低系统误差.仿真结果表明,基于该方法的测量系统可有效测得磁梯度张量,且测量精度优于十字形轴向差分测量阵列.     

往复活塞式单泵头空压机噪音检测及分析

针对已安装空滤器往复活塞式单泵头空压机工作时存在振动大、噪声大的问题,该研究采用半消音室通过声压法检测0,60,90,135 psi 4种不同工况下的噪声,其中0 psi为非稳态,检测需迅速准确,其他3种均需确定噪声试验状况稳定后测量。通过多通道噪声振动测量分析系统HS5660B-X对已获得的噪声时域数据进行傅里叶变换转换为频域数据,通过1/3倍频程分析得到A计权下的10个通道的声压级、平均声压级、声功率级。分析实验结果可知:主要噪声源频率为800,630,1 000,2 000,1 600 Hz。此类空压机所产生的噪音呈现中频为主,高频为辅的特点,最重要的噪声源频率为800 Hz。该结果可为解决噪声问题提供理论基础。     

电磁搅拌频率对Pb-Sn过共晶合金凝固组织的影响

对比分析了磁场和电磁搅拌频率对Pb-80%Sn过共晶合金铸锭凝固组织和宏观成分偏析的影响。结果表明:螺旋磁场可在合金熔体的更大区域内形成流动,使熔体内溶质场、温度场分布更均匀。励磁电流一定时,初生相晶粒尺寸随频率的增大而减小,旋转磁场和螺旋磁场在频率分别为13 Hz和10 Hz时对铸锭凝固组织的改善效果最好,晶粒尺寸由无磁场时的247.3μm分别减小到142.5μm、140.6μm,继续增大频率,凝固组织反而出现粗化和不均匀化。旋转磁场和螺旋磁场均在频率为13 Hz时对成分偏析的改善效果最好,由无磁场时的9.71%分别减小到1.14%、0.34%。     

称重法滴管式气体流量测量的实验研究与误差分析

为验证前文提出的称重法滴管式气体流量测量装置与方法的原理正确性和实验可行性,将一台实验教学用的扩散泵抽速测量装置改建为称重法滴管式气体流量测量试验台;采用称重法完成了一台K-200扩散泵的抽速曲线测量,结果与传统法一致,验证了新方法的可行性和便捷性。针对电子秤自身精度可能带来的测量误差和由于油液升降流动产生附加重量的原理性误差,开展该测量方法的误差分析,结果表明这两项误差对气体流量的测量结果影响很小。     

基于高斯光脉冲延迟技术的光纤长度精确测量方法

提出了一种基于高斯光脉冲延迟技术的无盲区、高精度光纤长度测量方法。借助光纤延迟环的作用,在高速示波器上可以观察两路具有相对时延的高斯脉冲序列。通过调节脉冲频率可使两路高斯脉冲完全重合,依据此时脉冲频率可计算出光纤长度。脉冲未完全重合则会引入频率测量的误差,而利用脉冲时延与幅度的转换关系,通过脉冲幅度极大值的测量可以精确判断脉冲是否重合。脉冲频率的分辨力达到0.1 Hz,从而提高光纤长度测量的精确度。实验中当光源波长为1296nm时,该方法测量2284.34m G.652单模光纤长度的不确定度为0.04m,测量12726.57m的不确定度为0.24m。