CN105022005B - 一种提高squid磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统，该方法包括：利用三轴磁强计将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；对所述电信号进行调理后获得反应所述环境磁场的主要电信号；将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场；将所述抵扣磁场输入至所述SQUID磁传感器，抵消所述环境磁场在所述SQUID磁传感器处产生的磁通。本发明使用三轴磁强计获取环境磁场的信息，经过低通滤波器和电流补偿电路产生一定的补偿磁通，将该SQUID磁传感器耦合的外部环境磁场的磁通量正好抵消，使SQUID磁传感器就不会对环境磁场的大波动产生响应，可以工作在小量程高灵敏度的模式，实现对微弱被测信号的高灵敏度探测。

Description

一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统

技术领域

本发明属于磁场传感技术领域，涉及一种磁传感器测量方法及系统，特别是涉及一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统。

背景技术

采用超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device，以下简称SQUID)的传感器是目前已知的最灵敏的磁传感器。广泛应用于心磁、脑磁、极低场核磁共振以及地球物理磁探测等极微弱磁信号检测和极微弱磁场异常研究中。

图1是典型的SQUID磁通电压转换的FLL(Flux-Locked Loop，磁通锁定环)电路，其由SQUID器件、前置放大器、积分器、反馈电阻Rf和反馈线圈构成，是一个基于磁通反馈的磁通锁定环电路FLL。根据负反馈原理，当整个环路在负反馈作用下稳定(称为锁定)时，外部耦合到SQUID的磁通与反馈线圈产生的抵消磁通是相等的，因此，对应的驱动反馈电阻Rf的电压Vf就与外部耦合的磁通成正比。其中，SQUID器件利用磁通锁定环，将其感应的外部磁通线性转换成电压Vf，即实现了磁通传感的功能。上述SQUID磁传感器是一个磁通电压线性转换设备，所谓线性是指其磁通电压转换比，即多少磁通转换为多少电压，因而检测该传感器的电压的大小就可知被测磁场的强度。所述的磁通电压转换比也被称为SQUID磁传感器的灵敏度，转换比越大，灵敏度越高，相同电压下所体现的磁场强度越小，因此可以用于极其微弱信号的探测。也就是说，要实现更微弱信号的探测，则要求SQUID磁传感器的灵敏度越高。而在实际应用中，由于SQUID磁传感器的电压输出是受电路的电压范围限制的，通常只有±10V，因此，在电压输出范围限定的情况下，灵敏度越高，即磁通电压转换比越大，则对应的可测量磁通量程范围越小。而实际环境磁场的波动却很大。为了使SQUID磁传感器正常工作，只能根据环境磁场变化幅度调整灵敏度。因此在很多场合，为了适用环境磁场的波动，只能使用低灵敏度档位，导致无法对微弱的被测信号进行高灵敏度探测。

基于SQUID的磁传感器进行信号探测时，其信号检测的频率范围是从DC(directcurrent，直流)开始，因此不可避免地会检测到环境磁场的信号。因为环境磁场的信号是由地球磁场，或移动物体的磁场引起的，所以有变化幅度大，频率低的特点。在移动的SQUID应用场合中，由于探头移动，切割地球磁场，会产生很大的磁场变化，因而SQUID磁传感器只能被迫在大量程档下工作，否则SQUID磁传感器无法正常锁定工作。因为使用了高量程，所以降低了SQUID磁传感器的灵敏度，牺牲了SQUID磁传感器低噪声高灵敏度的性能。

由于SQUID磁传感器灵敏度受量程和后续采集仪器动态范围的限制，所以在采集器分辫率一定的情况下，只有降低传感器的测量量程，才能提高SQUID磁传感器的灵敏度，发挥SQUID的高灵敏的优势。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统，用于解决现有SQUID传感器工作在大量程档导致对微弱信号的探测灵敏度低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法包括：利用三轴磁强计将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号；将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场；将所述抵扣磁场输入至所述SQUID磁传感器，抵消所述环境磁场在所述SQUID磁传感器处产生的磁通。

优选地，对所述电信号进行调理的具体实现过程包括：利用滤波器对所述电信号进行低频提取。

优选地，所述滤波器为低通滤波器，所述低通滤波器的截止频率根据所述环境磁场的波动情况和被探测信号所在频段进行选取；所述低通滤波器的阶数根据所述三轴磁强计的噪声经过滤波后在被探测信号所在频段被抑制到所述SQUID磁传感器要求的噪声水平进行选取；所述被探测信号为被所述SQUID磁传感器测量的信号。

优选地，将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场的具体实现过程包括：所述主要电信号包括XYZ三轴磁场对应的电压信号；将所述XYZ三轴磁场对应的电压信号通过电阻按预设比例转换成对应的电流信号；将三路电流信号合成补偿电流；将所述补偿电流输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生所述环境抵扣磁场；所述预设比例与所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。

优选地，所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置即为所述SQUID磁传感器在所述三轴磁强计的X、Y、Z三个正交轴坐标中的位置。

本发明还提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置包括：三轴磁强计，将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；低通滤波器，与所述三轴磁强计相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号；电流补偿电路，与所述低通滤波器和所述SQUID磁传感器分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流并输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生抵消所述环境磁场的环境抵扣磁场。

优选地，所述电流补偿电路包括至少1个电流合成模块，每个电流合成模块与一个SQUID磁传感器相连；每个电流合成模块以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。

优选地，所述电流合成模块由3个并联的可调电阻构成。

本发明还提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统包括：三轴磁强计，将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；低通滤波器，与所述三轴磁强计相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号；电流补偿电路，与所述低通滤波器和所述SQUID磁传感器分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流；至少1个SQUID磁传感器，与所述电流补偿电路相连，包括反馈线圈；所述反馈线圈将所述补偿电流转换为环境抵扣磁场，用以抵消所述SQUID磁传感器感应到的环境磁场。

优选地，所述电流补偿电路包括至少1个电流合成模块，每个电流合成模块与一个SQUID磁传感器相连；每个电流合成模块以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应；所述电流合成模块由3个并联的可调电阻构成。

如上所述，本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法、装置及系统，具有以下有益效果：

本发明使用三轴磁强计获取环境磁场的信息，经过低通滤波器和电流补偿电路产生一定的补偿磁通，将该SQUID磁传感器耦合的外部环境磁场的磁通量正好抵消，使SQUID磁传感器不会对环境磁场的大波动产生响应，可以工作在小量程高灵敏度的模式，实现对微弱被测信号的高灵敏度探测。

附图说明

图1为现有的SQUID磁传感器的结构示意图。

图2为本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法的流程示意图。

图3为本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置的结构示意图。

图4为本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统的结构示意图。

元件标号说明

300 提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置

310 三轴磁强计

320 低通滤波器

330 电流补偿电路

331 电流合成模块

400 SQUID磁传感器

410 反馈线圈

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅附图。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，如图2所示，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法包括：

利用三轴磁强计将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场。本发明采用的是普通的正交三轴磁强计，检测环境磁场分别在X、Y、Z轴的磁场分量Bx，By，Bz；Bx，By，Bz是反映环境磁场矢量的三个正交分量。

本发明对所述三轴磁强计的要求如下：

首先，三轴磁强计的量程要足够大，能满足跟踪环境磁场波动的要求，而且不会发生溢出；

其次，三轴磁强计的传感器可以选择是常温下工作的磁阻传感器，磁通门磁传感器，也可以选择是在低温下工作的SQUID磁传感器；

最后，要求三轴磁强计的噪声水平尽可能低。

对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号。

进一步，对所述电信号进行调理的具体实现过程包括：利用滤波器对所述电信号进行低频提取。本发明通过滤波器提取低频环境磁场信号，滤除三轴磁强计在高频段(即SQUID实现高灵敏度信号探测的频段)的噪声。

更进一步，所述滤波器为低通滤波器，所述低通滤波器的截止频率根据所述环境磁场的波动情况和被探测信号所在频段进行选取；所述低通滤波器的阶数根据所述三轴磁强计的噪声经过滤波后在被探测信号所在频段被抑制到所述SQUID磁传感器要求的噪声水平进行选取；所述被探测信号为被所述SQUID磁传感器测量的信号。

也就是说，被探测信号通常是比较微弱的信号，而滤波器是根据被探测信号所在的频段设定的，即滤波器需要尽可能地保留纯净的环境磁场信号。环境磁场一般是在低频波动，因此采用低通滤波器，将高频段的信号(包括被探测信号和噪声)滤除，这样才不会在SQUID磁传感器进行环境磁场抵消时额外引入高频噪声，影响SQUID磁传感器进行信号检测的信噪比。因此，本发明中低通滤波器的作用主要有两个：

1)只提取低频的环境磁场波动信号来抵消检测用的SQUID磁传感器测得的环境磁场主分量；

2)利用低通滤波器的低频通、高频抑制的特性，将三轴磁强计输出信号中的高频噪声进行滤除，避免高频噪声引入到后续检测用的SQUID磁传感器中。

将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场。进一步，将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场的具体实现过程包括：所述主要电信号包括XYZ三轴磁场对应的电压信号；将所述XYZ三轴磁场对应的电压信号分别通过驱动电阻按预设比例转换成对应的电流信号，再将三路电流信号合成补偿电流；将所述补偿电流输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生所述环境抵扣磁场；所述预设比例与所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置即为所述SQUID磁传感器在所述三轴磁强计的X、Y、Z三个正交轴坐标中的位置。根据SQUID磁传感器耦合空间环境磁场的关系，按比例将XYZ三轴磁场信号转换成电流，输入到SQUID磁传感器的反馈线圈中，产生抵消SQUID磁传感器所在区域环境磁场产生的磁通，使得SQUID磁传感器的磁通锁定环路免于对低频环境磁场变化做出响应。

将所述抵扣磁场输入至所述SQUID磁传感器，抵消所述环境磁场在所述SQUID磁传感器处产生的磁通。

本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法的基本实现原理是：由于SQUID磁传感器工作时，会响应环境磁场的波动，而环境磁场的波动幅度大，使得SQUID磁传感器只能工作在大量程档。因此使用了一个环境磁场补偿的方案(即本发明)，将耦合到SQUID传感器的来自环境磁场波动的低频磁通抵消掉，使得SQUID磁传感器的磁通锁定回路不需要对低频的环境磁场作出响应，因而可以工作在小量程的高灵敏度的模式下，实现感兴趣信号的高灵敏度探测。

本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置及系统可以实现本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，但该提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法的实现装置包括但不限于本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置及系统。

本发明还提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置(或称环境磁场补偿装置)，如图3所示，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置300包括：三轴磁强计310，低通滤波器320，电流补偿电路330。

所述三轴磁强计310用于将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场。本发明采用能实现环境磁场监测的大量程三轴磁强计。典型的大量程三轴磁强计有磁通门(FLUX GATE)三轴磁强计和磁阻传感器实现的三轴磁强计，也可以是采用SQUID实现的具有大量程的三轴正交磁强计。本发明通过三轴磁强计实现环境磁场的XYZ正交三个分量的实时监测，即所述电信号为环境磁场在X、Y、Z三个正交轴方向的磁场分量信号(简称三轴磁场信号)Bx，By，Bz；Bx，By，Bz是反映环境磁场矢量的三个正交分量。本发明对所述三轴磁强计的要求如下：

首先，三轴磁强计的量程要足够大，能满足跟踪环境磁场波动的要求，而且不会发生溢出；

其次，三轴磁强计的传感器可以选择是常温下工作的磁阻传感器，磁通门磁传感器，也可以选择是在低温下工作的SQUID磁传感器；

最后，要求三轴磁强计的噪声水平尽可能低。

所述低通滤波器320与所述三轴磁强计310相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号。低通滤波器320对所述电信号进行调理的过程即为低通滤波器对所述电信号进行低通滤波，提取低频段的环境磁场变化，滤除高频段的噪声。所述低通滤波器的截止频率根据所述环境磁场的波动情况和被探测信号所在频段进行选取；所述低通滤波器的阶数根据所述三轴磁强计的噪声经过滤波后在被探测信号所在频段被抑制到所述SQUID磁传感器要求的噪声水平进行选取；所述被探测信号为被所述SQUID磁传感器测量的信号。本发明使用低通滤波器可以将主要的低频环境磁场(环境磁场的特点)提取出来进行抵扣，这样不会对感兴趣的相对高频被测信号造成破坏。同时，另一方面，由于本发明采用的三轴磁强计要跟踪环境磁场的变化，必须工作在满足环境磁场变化要求的大量程模式下，因此其灵敏度是低的。而三轴磁强计的噪声水平相对较高，如果使用磁阻传感器或磁通门传感器等其他常温的低灵敏度高噪声的磁传感器，其检测磁场后的电压信号中含有较高的噪声，如果直接将三轴磁强计输出的信号转换成补偿磁通引入到检测信号用的SQUID磁传感器，那么会因引入高的噪声而将被测信号淹没。因此，通过低通滤波器将感兴趣信号所在频段的噪声进行滤波抑制，再产生补偿磁通引入到SQUID磁传感器中，可降低引入噪声的问题。

也就是说，被探测信号通常是比较微弱的信号，而滤波器是根据被探测信号所在的频段设定的，即滤波器需要尽可能地保留纯净的环境磁场信号。环境磁场一般是在低频波动，因此采用低通滤波器，将高频段的信号(包括被探测信号和噪声)滤除，这样才不会在SQUID磁传感器进行环境磁场抵消时额外引入高频噪声，影响SQUID磁传感器进行信号检测的信噪比。因此，本发明中低通滤波器的作用主要有两个：

1)只提取低频的环境磁场波动信号来抵消检测用的SQUID磁传感器测得的环境磁场主分量；

2)利用低通滤波器的低频通、高频抑制的特性，将三轴磁强计输出信号中的高频噪声进行滤除，避免高频噪声引入到后续检测用的SQUID磁传感器中。

通过上述描述可知，本发明适用于被测信号频率与环境磁场频率不在一个频段的检测情况。常见的应用有低场核磁共振信号检测(被测信号几KHz到几十KHz)，低频磁通讯(几KHz到几MHz)，无损探测(几KHz)等。而常规的环境磁场变化都在百Hz以下。

所述电流补偿电路330与所述低通滤波器320和所述SQUID磁传感器分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流并输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生抵消所述环境磁场的环境抵扣磁场。所述主要电信号包括XYZ三轴磁场对应的电压信号；将所述XYZ三轴磁场对应的电压信号分别通过驱动电阻转换成对应的电流信号，再将三路电流信号按预设比例合成补偿电流；将所述补偿电流输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生所述环境抵扣磁场。即滤波后的三轴磁场信号被送入所述电流补偿电路330，电流补偿电路330根据SQUID磁传感器的空间位置，将X、Y、Z三轴磁场信号按比例合成补偿电流，送入对应的SQUID磁传感器的反馈线圈，抵消实际环境磁场在该SQUID磁传感器中产生的磁通，实现低频环境磁场变化的抵消，使得SQUID磁传感器的磁通锁定回路不必对低频的环境磁场做出响应。因此可以使SQUID磁传感器在小量程档下工作，实现高灵敏度的高频小信号的探测，如核磁共振信号，磁通讯信号，无损探伤的响应信号等。

进一步，所述电流补偿电路330包括至少1个电流合成模块331，每个电流合成模块与一个SQUID磁传感器相连；每个电流合成模块331以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。更进一步，所述电流合成模块331由3个并联的可调电阻构成。3个可调电阻分别将XYZ三轴磁场对应的电压信号转换成电流信号，3个电流信号合并在一起(即合并的电流信号)后输入至SQUID磁传感器中的反馈线圈中，反馈线圈将合并的电流信号转换成磁通信号，该磁通信号耦合到SQUID磁传感器中的SQUID器件中即抵消掉了SQUID器件感应到环境磁场的磁通。所述电流合成模块331的结构不限于本实施例列举的一种形式，凡是能够实现XYZ三轴磁场电信号按比例合成为电流信号的硬件结构都包括在电流合成模块的范围内。

以电流合成模块331由3个并联的可调电阻构成为例对电流的补偿原理说明如下：

将XYZ三轴磁场电信号经过低通滤波后的电压信号输出分别驱动对应的一个可调电阻，可调电阻上产生的电流回合形成合成电流流向所要抵消补偿的SQUID磁传感器的反馈线圈中。可调电阻就实现了各轴向磁场的按比例分配。根据各SQUID磁传感器实际耦合环境磁场的方向以及与XYZ三轴磁场分量的关系，即任何一个SQUID磁传感器检查的环境磁场B＝Bx×k1+By×k2+Bz×k3，通过调节可调电阻即实现了上述k1，k2，k3三个系数，使得合成的电流正好将该SQUID磁传感器耦合的低频环境磁场的磁通量抵消。

环境磁场在整个传感器探测区域是均匀的，因此本发明使用三轴磁强计获取环境磁场的信息，经过低通滤波器和电流补偿电路产生一定的补偿磁通，将该SQUID磁传感器耦合的外部环境磁场的磁通量正好抵消，这样SQUID磁传感器就不会对环境磁场的大波动产生响应，因而SQUID磁传感器就可以免受环境磁场波动的影响，可以工作在小量程高灵敏度的模式，实现对微弱被测信号的高灵敏度探测。本发明通过所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置，将前述的SQUID磁传感器耦合到的环境磁场抵扣掉(或尽量抵扣掉)，而使得SQUID磁传感器可以不需要适应大的环境磁场变化，而可以工作在小量程模式下，实现高灵敏度的测量。

本发明还提供一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统，如图4所示，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统包括：提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置300和至少1个SQUID磁传感器400。所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置300包括：三轴磁强计310，低通滤波器320，电流补偿电路330。所述SQUID磁传感器400包括反馈线圈410、SQUID器件、及由前置放大器、积分器、反馈电阻Rf构成的FLL模块。即本发明图4所示的FLL模块仅是背景技术所述的FLL电路的一部分。

所述三轴磁强计310将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场。

所述低通滤波器320与所述三轴磁强计相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号。

所述电流补偿电路330与所述低通滤波器320和所述SQUID磁传感器400分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流。

所述至少1个SQUID磁传感器400与所述电流补偿电路330相连。参见图1和图4所示，所述SQUID磁传感器400包括反馈线圈410；所述反馈线圈410将所述补偿电流转换为环境抵扣磁场，用以抵消所述SQUID磁传感器感应到的环境磁场。

进一步，所述电流补偿电路330包括至少1个电流合成模块331(图未示)，每个电流合成模块331与一个SQUID磁传感器400相连；每个电流合成模块331以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应；所述电流合成模块331由3个并联的可调电阻构成。

当本发明所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统可以仅包括一个电流合成模块331和一个SQUID磁传感器，此时的系统还可以称为单通道SQUID磁传感器的环境磁场补偿系统。当所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统包括2个及以上电流合成模块331和2个及以上SQUID磁传感器时，如图4所示，此时的系统就可以称为多通道SQUID磁传感器的环境磁场补偿系统。

本发明通过提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置300提供的环境补偿，单/多通道SQUID磁传感器就不需要对低频大幅度的环境磁场波动做出响应，因此可以在小量程高灵敏度的方式下对小信号进行检测放大，达到高灵敏度探测的要求。

本发明的主要目的是消除低频的来自环境场的磁场波动，使得SQUID传感器可以工作在小量程档，对微弱信号达到最大的灵敏度探测。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，其特征在于，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法包括：

利用三轴磁强计将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；

对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号，具体实现过程包括：利用滤波器对所述电信号进行低频提取；

将所述主要电信号转换成环境抵扣磁场，具体实现过程包括：所述主要电信号包括XYZ三轴磁场对应的电压信号；将所述XYZ三轴磁场对应的电压信号通过电阻按预设比例转换成对应的电流信号；将三路电流信号合成补偿电流；将所述补偿电流输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生所述环境抵扣磁场；所述预设比例与所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应；

将所述抵扣磁场输入至所述SQUID磁传感器，抵消所述环境磁场在所述SQUID磁传感器处产生的磁通。

2.根据权利要求1所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，其特征在于：所述滤波器为低通滤波器，所述低通滤波器的截止频率根据所述环境磁场的波动情况和被探测信号所在频段进行选取；所述低通滤波器的阶数根据所述三轴磁强计的噪声经过滤波后在被探测信号所在频段被抑制到所述SQUID磁传感器要求的噪声水平进行选取；所述被探测信号为被所述SQUID磁传感器测量的信号。

3.根据权利要求1所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的方法，其特征在于：所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置即为所述SQUID磁传感器在所述三轴磁强计的X、Y、Z三个正交轴坐标中的位置。

4.一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置，其特征在于，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置包括：

三轴磁强计，将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；

低通滤波器，与所述三轴磁强计相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号；所述主要电信号包括XYZ三轴磁场对应的电压信号；

电流补偿电路，与所述低通滤波器和所述SQUID磁传感器分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流并输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生抵消所述环境磁场的环境抵扣磁场；具体包括：所述电流补偿电路将所述XYZ三轴磁场对应的电压信号通过电阻按预设比例转换成对应的电流信号，将三路电流信号合成补偿电流；将所述补偿电流输入至所述SQUID磁传感器的反馈线圈中，在所述SQUID磁传感器处产生所述环境抵扣磁场；所述预设比例与所述SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。

5.根据权利要求4所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置，其特征在于：所述电流补偿电路包括至少1个电流合成模块，每个电流合成模块与一个SQUID磁传感器相连；每个电流合成模块以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应。

6.根据权利要求5所述的提高SQUID磁传感器测量灵敏度的装置，其特征在于：所述电流合成模块由3个并联的可调电阻构成。

7.一种提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统，其特征在于，所述提高SQUID磁传感器测量灵敏度的系统包括：

三轴磁强计，将背景磁场转换成电信号；所述背景磁场包括环境磁场和信号磁场；

低通滤波器，与所述三轴磁强计相连，对所述电信号进行调理后获得反映所述环境磁场的主要电信号；

电流补偿电路，与所述低通滤波器和所述SQUID磁传感器分别相连，将所述主要电信号合成补偿电流；所述电流补偿电路包括至少1个电流合成模块，每个电流合成模块与一个SQUID磁传感器相连；每个电流合成模块以一种比例系数合并经过所述低通滤波器滤波的XYZ三轴磁场电信号；每个电流合成模块的比例系数同与电流合成模块自身相连的SQUID磁传感器在环境磁场中的空间位置相对应；所述电流合成模块由3个并联的可调电阻构成；

至少1个SQUID磁传感器，与所述电流补偿电路相连，包括反馈线圈；所述反馈线圈将所述补偿电流转换为环境抵扣磁场，用以抵消所述SQUID磁传感器感应到的环境磁场。