磁傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 22:24 本頁面
【文章內容簡介】 角速度 ω繞外磁場 T旋進。在旋進的過程中，周期性切割測量線圈，產生感應信號。由于弛豫過程的作用，其信號幅度 Vt的大小隨時間按指數規(guī)律衰減，其表示式為： 22 主要優(yōu)點： ◆精度高 ，一般在（ ~10） nT范圍內； ◆穩(wěn)定性好 （因 γp是一常數，其值只與質子本身有關，它的值與外界溫度、壓力、濕度等因素均無關）； ◆工作速度快 ，可直讀外磁場 nT 值； ◆絕對值測量 缺點是： 極化功率大 ,只能進行快速點測；受磁場梯度影響較大 23 光泵式磁敏傳感器是高靈敏度光泵磁力儀的核心部件 。它 是以某些元素的原子在外磁場中產生的塞曼分裂為基礎 ， 并采用光泵和磁共振技術研制成的 。 第七節(jié) 光泵式磁敏傳感器 磁力儀種類： 氦 (He)光泵磁力儀 ,其中又分 He He4光泵磁力儀 。堿金屬光泵磁力儀 ,其共振元素有銣 (Rb8 Rb87)、銫 (Cs133)、鉀 (K39)、汞 (Hg)等。 靈敏度高 ,一般為 ,理論靈敏度高達 102~104nT響應頻率高 ，可在快速變化中進行測量 可測量磁場的總向量 T及其分量，并能進行 連續(xù)測量 利用光泵傳感器做成的測磁儀器，是目前實際生產和科學技術應用中靈敏度較高的一種磁測儀器。它同質子旋進式磁力儀相比有以下特點： 24 塞曼效應是指在外磁場中原子能級產生分裂的現象。 一、氦（ He4）光泵式磁敏傳感器的物理基礎 x S S N v2 v0 v1 O v2 v0 v1 z y 塞曼效應：正常和反常塞曼效應 正常塞曼效應：在弱磁場中 ,電子自旋量子數為零時(S=0)產生的塞曼效應。 反常塞曼效應：在弱磁場中 ,電子自旋量子數不為零(S≠0)時產生的塞曼效應 光泵式磁敏傳感器，不管是堿金屬 Cs、 Rb還是 He He3光泵傳感器，電子自旋量子數均不為零（ S≠0），并且均是在弱磁場中工作，故屬反常塞曼效應。 π成分 σ成分 25 He4原子在穩(wěn)態(tài)下既不具有 核 磁矩 ,也不具有 殼層 磁矩 ,整個原子不顯示磁性 ,在外磁場中不產生塞曼能級分裂 。 當把 He4原子中一電子激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)時 ,對正氦 s=l的情況，則具有電子自旋磁矩。這時是單個電子的自旋磁矩 ，即原子的總磁矩 μJ等于電子的總自旋磁矩 μS，即 μJ =μS。由于電子自旋磁矩 μJ是在外磁場作用下 ,故 二、氦（ He4）光泵式磁敏傳感器的測磁原理 γs—— 電子的總磁矩比 頻率 f與外磁場 T成正比關系，只要測出頻率 f即可求得外磁場 T的大小。 ?? 2TfS?He4光泵式磁敏傳感器測磁原理公式 26 j=1 － 1 1 － 1 1 j=1 D1 23S1 22P1 D1線作用下 He4亞穩(wěn)態(tài)原子的光泵作用示意圖 0 0 mj 利用光使原子磁矩達到定向排列的過程 ,也稱光學取向 。 （一）光泵作用 實質 27 過程：在垂直于外磁場方向 (即垂直于光軸 )加一交變的磁場 —— 射頻場 ， 使射頻場的頻率 f0等于相鄰磁子能級間的躍遷頻率 。 根據受激躍遷原則 ， 射頻場將使富集在 mj=+1磁子能級上的原子 ， 產生受激躍遷 。 首先向 mj=0磁子能級上躍遷 ， 再逐漸向 mj=1的磁子能級躍遷 ，使原子的分布規(guī)律服從玻爾茲曼分布規(guī)律 。于是原子磁矩的定向排列被打亂 ， 完成了磁共振的整個過程 。 （二）磁共振作用 用射頻場打亂原子磁矩定向排列的過程。 28 2 3 4 5 8 9 10 6 1 放大 He4光泵式磁敏傳感器的組成框圖 1— 高頻激發(fā)振蕩器； 2— 氦燈； 3— 透鏡 1； 4— 偏振偏； 5— λ/4 ； 6— 吸收室； 7— RF振蕩器； 8— 射頻線圈； 9— 透鏡 2； 10— 光敏元件 7 He4光泵式磁敏傳感器系由 吸收室 、 氦燈 、 兩個透鏡 、偏振片 、 λ/ 光敏元件 等元器件組成 。 三、光泵式磁敏傳感器的組成及工作原理 29 靈敏度極高 ：可達 1015T，比靈敏度較高的光泵式磁敏傳感器要高出幾個數量級； 第八節(jié) SQUID磁敏傳感器 SQUID磁敏傳感器是一種新型的靈敏度極高的磁敏傳感器，是以約瑟夫遜（ Jose Phson）效應為理論基礎，用超導材料制成的，在超導狀態(tài)下檢測外磁場變化的一種新型磁測裝置。 特點 頻帶寬 ： 響應頻率可從零
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