【摘要】：自古至今人們對磁場的應用從未間斷,如今弱磁檢測技術(shù)在各行各業(yè)有著廣泛的應用,包括生物醫(yī)學檢測、地理環(huán)境勘察、軍事反潛偵察、航空物探測磁等。磁檢測技術(shù)也依據(jù)實現(xiàn)原理的不同分為多種,其中光泵磁力儀具有高靈敏度、高精度、結(jié)構(gòu)相對簡單、小型化的特點,本文對光泵磁力儀進行了研究。光泵磁力儀的高精度測磁原理是基于原子在弱磁環(huán)境下發(fā)生的塞曼效應與光抽運效應,以及光磁共振現(xiàn)象。按照工作物質(zhì)、信號反饋方式、激發(fā)方式的不同,光泵磁力儀又可分多種類型。本文研究銫原子自激式射頻激發(fā)光泵磁力儀。現(xiàn)階段國內(nèi)有多家以高校為主的研究機構(gòu)對磁力儀展開研究,也有幾個有磁力儀成品儀器的研究所,可達到的性能指標在不斷提高,但在靈敏度、精度、小型化等方面相比世界先進水平仍有一定的距離。因此,我國弱磁檢測技術(shù)仍有較大的發(fā)展空間。本文研究了銫光泵磁力儀系統(tǒng)實現(xiàn)測磁的物理學基礎(chǔ);分析了光學參數(shù)對共振粒子數(shù)影響;進行了光學系統(tǒng)與電學系統(tǒng)的分析、設(shè)計與搭建,使系統(tǒng)能正常工作;分析、修正了用于標定磁力儀的磁屏蔽筒的磁屏蔽系數(shù),并建模驗證各尺寸參數(shù)對磁屏蔽效能的影響規(guī)律。論文的主要工作如下:(1)論述了光泵磁力儀發(fā)展歷史與磁屏蔽裝置的研究現(xiàn)狀;理論分析了銫原子自激式光泵磁力儀的物理原理,包括銫原子的塞曼分裂、光抽運效應以及光磁共振作用,理論推導銫原子光泵磁力儀的磁測公式;對光磁共振中的原子磁矩和光學信號進行了表達式推導,分析驗證了光學參數(shù)對磁共振粒子數(shù)的影響。(2)基于標定磁力儀的需求,對銫光泵磁力儀的磁屏蔽裝置進行了設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化分析。理論分析了磁屏蔽原理;推導、修正了多層磁屏蔽筒的磁屏蔽公式;仿真驗證了尺寸參數(shù)對磁屏蔽效能的影響,為設(shè)計磁屏蔽筒的設(shè)計與優(yōu)化提供分析依據(jù)。(3)分析了光學系統(tǒng)、電學系統(tǒng)的實現(xiàn)原理與各模塊的信號變化,依據(jù)系統(tǒng)各部分性能要求,設(shè)計并調(diào)試了光學參數(shù)、電學參數(shù),最終實現(xiàn)了實驗系統(tǒng)的搭建。
【圖文】：

船舶、車輛中采多個領(lǐng)域凸顯重要探測磁場環(huán)境，在廣泛且重要的應通過探測人體器組織部位。因為人體產(chǎn)生與生命狀態(tài)集電流，此電流的nT 級別�，F(xiàn)在醫(yī)療值、波形、頻率等測技術(shù)現(xiàn)已廣泛療儀器的設(shè)計中和空間分辨率等優(yōu)

第一章 緒論在軍事偵查領(lǐng)域，磁測技術(shù)在深水潛艇探測追蹤、魚雷地雷定位、艦載機彈的導航有著至關(guān)重要的作用。其中應用于水下反潛反水雷的主要技術(shù)手聲納、紅外與磁場探測）中，，聲吶與紅外在近遠海的復雜水文條件下極易受擾，而弱磁探測手段具有很強的抗干擾能力，尤其對處于潛航狀態(tài)的安靜型，更是對聲納浮標的提出嚴峻的性能考驗。加之目前絕大多數(shù)潛艇和水雷的材料為鋼鐵，會自發(fā)引起周圍磁場分布狀態(tài)的變化，高靈敏度的磁傳感器則敏銳地捕捉這一微小磁場的變化。所以在軍事裝備中，例如反潛機、掃雷艦空反潛飛機都配備了高性能的磁異常探測器（Magnetic Anomaly DetecAD），如圖 1-2。美國新一代 海神 反潛巡邏機上裝備了 AN/ASQ508 磁異探統(tǒng)，靈敏度可達 0.3pT/(Hz)1/2 [11-13]。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH89

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 伍俊;邱隆清;孔祥燕;榮亮亮;謝曉明;;基于GPS同步的新型低溫超導磁力儀[J];傳感技術(shù)學報;2015年09期

2 張紅;陳熙源;鄒升;;原子自旋磁強計磁屏蔽筒參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J];東南大學學報(自然科學版);2014年06期

3 胡秀娟;李細順;王利兵;王靜;暢國平;王秀敏;梁斌;;紅山臺磁通門磁力儀觀測數(shù)據(jù)對比分析[J];華北地震科學;2014年02期

4 顧源;石榮曄;王延輝;;分布式反饋激光抽運銫磁力儀靈敏度相關(guān)參數(shù)研究[J];物理學報;2014年11期

5 曾憲金;李慶萌;趙文輝;張軍海;孫偉民;;高靈敏度弱磁傳感器研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年01期

6 李慶萌;張軍海;曾憲金;黃強;孫偉民;;地磁場對銫原子磁力儀共振譜線的影響[J];哈爾濱工程大學學報;2013年12期

7 李楠;黃凱凱;陸璇輝;;提高激光抽運銫原子磁力儀靈敏度的研究[J];物理學報;2013年13期

8 周建軍;林春生;胡葉青;黃凡;;用于磁探測的鐵磁屏蔽體的形狀與尺寸設(shè)計[J];磁性材料及器件;2012年04期

9 劉鯤;李輝;;基于嵌入式技術(shù)的光泵磁力儀控制系統(tǒng)設(shè)計[J];安徽師范大學學報(自然科學版);2012年03期

10 王曉美;滕云田;王晨;范曉勇;馬潔美;;磁通門磁力儀野外臺陣觀測技術(shù)系統(tǒng)研制[J];地震學報;2012年03期

本文編號：2643032