CN103869373A - 一种光泵测磁装置的探测方法 - Google Patents

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陈友
王海涛
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Abstract

本发明涉及一种光泵测磁装置的探测方法，包括如下步骤：高频功率发生器经过匹配网络产生高频电压，通过激发光源激励光泵灯和吸收腔进行工作；所述光泵灯发出光泵浦源，将所述光泵浦源经过第一凸透镜后生成平行光；所述平行光经过红外启偏器生成偏振光；将所述偏振光经过波长片生成偏振光；所述偏振光进入吸收腔，再经过第二凸透镜与红外滤光片聚焦在光敏传感器上。本发明提出的一种基于光泵测磁器的探测方法，通过光敏传感器上的电流变化实现检测目标磁场的目的，快速、连续测定所述特定频率得出外磁场值，该方法具有高效探测的能力，可以探测极微弱的信号，能够满足军事国防及地质勘查等高精度测磁的需要。

Description

一种光泵测磁装置的探测方法
 
技术领域
本发明涉及一种基于光泵测磁器的探测方法，具体涉及能够满足军事国防及地质勘查等高精度测磁的需求的光泵测磁。
背景技术
光泵磁力仪(optical-pumping magnetometer)是根据光泵作用原理制作成的磁力仪，以原子能级在磁场中的塞曼效应为基础，利用光泵作用实现原子的光学取向，通过光学检测磁共振的方法实现对被测磁场的测量。
光泵磁力仪可以测定总磁场强度的绝对值，没有零点掉格及温度影响，工作时不需准确定向，适于在运动条件下进行高精度快速连续测量，如航空磁测和海洋磁测等。
目前，光泵磁力仪主要应用于地球物理研究、油气和矿产勘查查等各个领域，但光泵磁力仪的升级改造较为缓慢，仪器体积大、重量大，性能较军事国防及地质勘查等高精度测磁需求的先进数字化仪器还有不小的差距，需要加强先进的光泵测磁装置及测磁方法的研究。
随着相关领域的迅速发展，传统的光泵磁力方法已逐渐无法满足现有军事国防及地质勘查等高精度测磁的要求，单一的光泵磁力仪及其探测方法的探测范围有限，需要保证快速、连续测磁的情况下，增大探测的范围，提高磁力探测的灵敏度，用于探测极微弱的信号。
目前没有发现国内有同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明的目的在于提出的一种基于光泵测磁装置的探测方法，通过在特定频率的交变电磁场的作用，产生共振吸收作用，打乱原子排列情况，保证快速、连续测定所述特定频率得出外磁场值。
为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：所述基于光泵测磁器的探测方法，包括如下步骤：
步骤1：高频功率发生器经过匹配网络产生高频电压，通过激发光源激励 光泵灯和吸收腔进行工作；
步骤2：所述光泵灯发出光泵浦源，将所述光泵浦源经过第一凸透镜后生成平行光；
步骤3：所述 平行光经过红外启偏器生成偏振光；
步骤4：将所述 偏振光经过波长片生成偏振光；
步骤5：所述偏振光进入吸收腔，再经过第二凸透镜与红外滤光片聚焦在 光敏传感器上。
进一步，所述高频功率发生器经过匹配网络产生的高频电压为3～8W，频率为6～12Hz。
进一步，所述光泵灯发出光泵浦源为氦(He3)。
进一步，所述光泵灯发出光泵浦源为激光。
作为上述发明的进一步改进，所述激光经过声光调制器调制集中在光纤后，在经过第一凸透镜。
本发明的有益效果：本发明提出的一种基于光泵测磁器的探测方法，通过光敏传感器上的电流变化实现检测目标磁场的目的，快速、连续测定所述特定频率得出外磁场值，该方法具有高效探测的能力，可以探测极微弱的信号，能够满足军事国防及地质勘查等高精度测磁的需要。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是光泵测磁装置结构框图；
图2是光泵探头水平投影结构框图；
图3是光泵测磁装置的探测方法流程图。
具体实施方式
本发明的光泵测磁装置的探测方法，其可用的光泵测磁装置如图1所示，包括第一光泵探头11、第二光泵探头12、第三光泵探头13；
所述第一光泵探头11、第二光泵探头12、第三光泵探头13的具体结构见图2，分别包括高频功率发生器7、氦(He3)光泵灯9、吸收腔4、激励线圈8、波长片3、启偏器2、第一凸透镜1、第二凸透镜5、滤光片6，所述第一凸透镜1、启偏器2、波长片3、吸收腔4、第二凸透镜5、滤光片6依次成水平排列，且中轴轴心重合，形成共轴结构，第一凸透镜1、第二凸透镜5为锥形凸透镜，所述激励线圈8缠绕在吸收腔外侧，在交变电磁场的作用下，打乱氦(He4)的排列情况；所述第一光泵探头11、第二光泵探头12、第三光泵探头13采用与水平面的夹角为5～15°，在平面内的投影互成120°。
图3是光泵测磁装置的探测方法的流程，包括：高频功率发生器7经过匹配网络产生高频电压为3～8W，频率为6～12Hz，通过激发光源激励氦(He3)光泵灯9和吸收腔4进行工作；所述氦(He3)光泵灯发出光泵浦源，将所述光泵浦源经过第一凸透镜1后1生成平行光；所述平行光经过红外启偏器2生成偏振光；将所述偏振光经过波长片3生成偏振光；所述偏振光进入吸收腔4，再经过第二凸透镜5与滤光片6聚焦在光敏传感器上10。
作为本发明的一种优选实施方式，可采用调制泵浦光法提高探测方法的灵敏度，所述光泵灯9发出激光，所述激光经过声光调制器调制集中在光纤后，在经过第一凸透镜。激光的优势不仅在于其较好的单色性和较高的强度，还在于应用激光后可以通过光调制的方法实现和检测磁共振，以实现泵浦光强度、光偏振的调制。
本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1. 一种光泵测磁装置的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：高频功率发生器经过匹配网络产生高频电压，通过激发光源激励光泵灯和吸收腔进行工作；
步骤2：所述光泵灯发出光泵浦源，将所述光泵浦源经过第一凸透镜后生成平行光；
步骤3：所述平行光经过启偏器生成偏振光；
步骤4：将所述偏振光经过波长片生成偏振光；
步骤5：所述偏振光进入吸收腔，再经过第二凸透镜与滤光片聚焦在光敏传感器上。
2. 根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述高频功率发生器经过匹配网络产生的高频电压为3～8W，频率为6～12Hz。
3. 根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述光泵灯发出光泵浦源为氦(He3)。
4. 根据权利要求1所述的探测方法，其特征在于，所述光泵灯发出光泵浦源为激光。
5. 根据权利要求4所述的探测方法，其特征在于，所述激光经过声光调制器调制集中在光纤后，在经过第一凸透镜。
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