【正文】 這種現(xiàn)象稱為 磁通門現(xiàn)象 ， 相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)稱為 磁通門信號(hào) 。 ( ) ( )tS St? ???0() d(inds)t N S HttSN H t????????注：鐵芯遠(yuǎn)離飽和區(qū) ；磁致伸縮效應(yīng)可以忽略 。 ? 利用 變壓器 的電磁感應(yīng)效應(yīng) ， 通過鐵芯將環(huán)境磁場(chǎng)調(diào)制為交流激勵(lì)電流的 偶次諧波 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境磁場(chǎng)的測(cè)量 。 當(dāng)被測(cè)磁場(chǎng)從零增至待測(cè)定值 φe時(shí) ， 測(cè)出超導(dǎo)干涉器兩端的 電壓變化的周期數(shù) n，便可求出磁通量的變化 。 實(shí)際測(cè)量時(shí)在干涉器上加一個(gè) 稍大于最大值的恒流源 。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 2. DC SQUID 直流超導(dǎo)量子干涉器（ DC SQUID） 是在一塊超導(dǎo)體上由兩個(gè)超導(dǎo)隧道結(jié)而構(gòu)成的超導(dǎo)環(huán) 。 測(cè)量時(shí) ， 采用 射頻電流進(jìn)行交流偏置 ， 一射頻磁場(chǎng)耦合到超導(dǎo)環(huán)上 ， 在外磁通作用下 ,測(cè)量超導(dǎo)結(jié)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) 。 通常 ， 人們稱這樣的超導(dǎo)環(huán)路為超導(dǎo)量子干涉器件 。因而 ,可利用超導(dǎo)技術(shù)測(cè)定外磁場(chǎng)的大小及其變化 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 超導(dǎo)量子干涉器件 超導(dǎo)量子干涉器 （ SQUID） 是指 由超導(dǎo)隧道結(jié)和超導(dǎo)體組成的閉合環(huán)路 。而磁通量和磁場(chǎng) H成正比關(guān)系 ,如果能 求出 φ,磁場(chǎng) H即可求出。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 5. 測(cè)磁方法 在超導(dǎo)結(jié)的兩端接上電源 ,電壓表無顯示時(shí) ,電流表所顯示的電流是為超導(dǎo)電流 。 臨界電流 隨外磁場(chǎng)周期起伏變化，這是由于在一定磁場(chǎng)作用下，超導(dǎo)結(jié)各點(diǎn)的超導(dǎo)電流具有確定的相位。而臨界電流 IC對(duì)磁場(chǎng)亦很敏感，即隨著 磁場(chǎng)的加大臨界電流 IC逐漸變小 。 可見，超導(dǎo)隧道結(jié)在直流電壓作用下，產(chǎn)生交變電流， 輻射和吸收電磁波，這種特性即交流約瑟夫遜效應(yīng)。 實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)結(jié)區(qū)兩端加上直流電壓時(shí)，結(jié)區(qū)會(huì)出現(xiàn)高頻的正弦電流，其頻率正比于所加的直流電壓，即 f = KV 式中 K=2e/h=。這種特性稱為 交流約瑟夫遜效應(yīng) 。約瑟夫遜結(jié)能夠通過很小超導(dǎo)電流的現(xiàn)象，稱為 超導(dǎo)隧道結(jié)的約瑟夫遜效應(yīng) ，也稱 直流約瑟夫遜效應(yīng) 。的絕緣介質(zhì)層而形成的 “ 超導(dǎo)體 — 絕緣層 — 超導(dǎo)體 ”的結(jié)構(gòu) ， 通常稱這種結(jié)構(gòu)為 超導(dǎo)隧道結(jié) ， 也稱 約瑟夫遜結(jié) 。 超導(dǎo)圓筒在超導(dǎo)態(tài)時(shí)，中空部分的磁通量是 量子化 的，并且只能 取 φ 0的整數(shù)倍 ，而不能取任何別的值。 (3)超導(dǎo)態(tài)撤掉磁場(chǎng) H，圓筒的中空部分仍有磁場(chǎng)，并使磁場(chǎng)保持不變。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) ? 磁通量子化 假定有一 中空?qǐng)A筒形超導(dǎo)體 按下列步驟進(jìn)行： (1)常態(tài)讓磁場(chǎng) H穿過圓筒的中空部分。 ? 臨界溫度 (TC)：超導(dǎo)體從具有一定電阻值的正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮柚低蝗粸榱銜r(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度 ,其值一般從 18K 電阻隨溫度變化曲線 a、正常導(dǎo)體； b、超導(dǎo)體 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 2. 超導(dǎo)體特性 ? 零電阻特性（理想導(dǎo)電性） 若將一超導(dǎo)環(huán) 置于外磁場(chǎng)中 ，然后使其 降溫至臨界溫度以下 ，再撤掉外加磁場(chǎng)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)環(huán)內(nèi)有一感生電流 I，超導(dǎo)環(huán)內(nèi) 無電阻消耗能量 ，此電流將永遠(yuǎn)維持下去 ，因無電阻。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 第四章 磁探測(cè)技術(shù) 超導(dǎo)效應(yīng)法測(cè)量磁場(chǎng) 基本原理 （ a） ρ T/K 0 T/K ρ 0 ρ0K ρ0 TC （ b） 1. 相關(guān)概念 ? 超導(dǎo)電性：在某一溫度 TC以下電阻值突然消失的現(xiàn)象。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 磁共振法測(cè)量磁場(chǎng) 當(dāng)調(diào)節(jié)射頻振蕩器頻率為 ω0時(shí)，共振峰 出現(xiàn)在示波器中心位置 ，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)值即為被測(cè)磁場(chǎng)值 B0，如射頻場(chǎng)頻率偏離了ω0，則共振峰也會(huì)偏離示波器的中心點(diǎn) 。 為了精確地測(cè)定共振頻率，就用一個(gè)調(diào)頻振蕩器使射頻電磁波的頻率在共振頻率附近連續(xù)變化。 調(diào)磁場(chǎng)核磁共振實(shí)驗(yàn)示意圖 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 磁共振法測(cè)量磁場(chǎng) 調(diào)頻核磁共振實(shí)驗(yàn)示意圖 樣品 (如水 )裝在小瓶中置于磁體兩極之間，瓶外繞以線圈，由射頻振蕩器向它輸入射頻電流。 ? 掃描線圈 用于使外磁場(chǎng) 作微小振蕩，從而使我們能在示波器上看到尖銳的共振峰。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 磁共振法測(cè)量磁場(chǎng) ? 射頻振蕩器 它用于產(chǎn)生固定頻率的電磁輻射，通常頻率為 6 107（ HZ）。 ③ 放大器噪聲 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 磁共振法測(cè)量磁場(chǎng) 激光探測(cè)的抗干擾措施 ① 合理選擇接收視場(chǎng)，插入窄帶濾光片，抑制背景光干擾； ② 合理選擇發(fā)射激光的調(diào)制波型，以獲得最好的信噪比； ③ 采用抗干擾能力的探測(cè)方法； ④ 信號(hào)處理中，采用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?；如采用低噪、高增益前置放大器? ② 探測(cè)器 的幾種主要的 固有噪聲 散粒噪聲； 與光電探測(cè)器的暗電流有關(guān)，與工作頻率無關(guān)。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 磁共振法測(cè)量磁場(chǎng) 激光探測(cè)的抗干擾措施 探測(cè)系統(tǒng)的噪聲組成 ① 背景干擾噪聲 。 方法三：距離多普勒成像；區(qū)分目標(biāo)各個(gè)部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 方法四：多普勒頻移識(shí)別技術(shù)；根據(jù)每個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)具有的機(jī)械振動(dòng)頻譜，目標(biāo)受激光照射后目標(biāo)表面的機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光束進(jìn)行調(diào)制并產(chǎn)生多普勒頻移。 中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 激光雷達(dá)目標(biāo)特征識(shí)別 方法一：角分辨距離成像；如同電視光柵掃描方式連續(xù)掃描，目標(biāo)形狀用灰度或彩色顯示出來，從而可通過目標(biāo)三維外形輪廓識(shí)別。比較相鄰兩個(gè)象限的