CN117452299A - 小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统，包括：发射线圈、补偿线圈、尖峰补偿线圈以及超导传感器；发射线圈用于提供一次场信号并激励被测物提供二次场信号；补偿线圈与发射线圈的绕向相反，用于抵消一次场信号；尖峰补偿线圈用于抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；超导传感器用于采集发射线圈关断时刻且经补偿线圈补偿后的磁场信号并作为残余磁场信号输出至尖峰补偿线圈，以及，接收基于经尖峰补偿线圈补偿后的二次场信号。本发明用以解决发射线圈关断时刻产生的尖峰磁场脉冲信号无法通过补偿线圈完全抵消，导致超导传感器接收的磁场信号超过量程、失锁的问题。

Description

小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统

技术领域

本发明涉及超导探测领域，特别是涉及一种小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统。

背景技术

瞬变电磁法(Transient Electromagnetic Method，简称TEM)是一种地球物理勘探方法，它利用电磁感应原理来研究地下物质的电导率分布。具体来说，瞬变电磁法通过在地面上生成瞬时变化的一次电磁场，会激励地下介质提供二次感应磁场，然后通过地表接收二次场，从而获取地下结构的信息。这种方法通常用于地下资源勘探、地下水资源评估、环境地质学研究以及地下构造研究等领域。

根据应用场景的不同，瞬变电磁分为大型线框装置与小型线框装置。其中大型线框装置不需要补偿装置，通常用于深部勘探，能够达到较大的侧向和深度探测范围，可适用于寻找深部矿床或地下水资源；小型线框装置用于航空探测与城市空间探测，具有较高的空间分辨率。其中，小型线框装置中的瞬变电磁接收探头包括小线圈、磁棒以及超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Decices，SQUID)；其中SQUID凭借直接测磁场、噪声低、带宽高的优点，提升了瞬变电磁法的应用效果与应用领域。

然而，由于小型线框装置的线框过小，发射功率过大，在使用过程中存在发射磁场过大，导致接收磁场信号超过SQUID的量程，最终使SQUID失锁的问题。现有的基于SQUID的小型线框装置为了解决这一问题，设置了补偿装置对返回的磁场信号进行补偿，消除一次场的影响，进而保证返回的磁场信号基本为二次场信号。但是由于小型线框装置的结构、摆放位置的精度以及晃动等原因，这种补偿装置依然无法完全消除一次场，往往会残留部分一次场信号；这一部分残留的一次场信号在一次电磁场在关断时刻会提供迅速的变化，会直接导致接收的磁场信号在关断时刻存在尖峰磁场脉冲(也就是残留的一次场)，依然会使SQUID失锁、无法稳定工作。

基于此，如何解决接收返回的磁场信号中存在超过SQUID的量程的尖峰磁场脉冲，导致SQUID失锁成为了亟需解决的问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

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小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统，用于解决现有技术中返回的磁场信号中存在超过SQUID的量程的尖峰磁场脉冲，导致SQUID失锁的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种小型超导电磁测量装置，包括：发射线圈、补偿线圈、尖峰补偿线圈以及超导传感器；

所述发射线圈用于产生一次场信号并激励被测物产生二次场信号；

所述补偿线圈与所述发射线圈同心共面设置且位于所述发射线圈的内侧；所述补偿线圈与所述发射线圈的绕向相反，用于提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述一次场信号；

所述尖峰补偿线圈与所述发射线圈同心共面设置且位于所述发射线圈的内侧，用于提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；

所述超导传感器设置于所述发射线圈的中心，用于采集所述发射线圈关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号并作为所述残余磁场信号输出至所述尖峰补偿线圈，以及，接收基于所述第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

可选地，所述小型超导电磁测量装置还包括发射机；所述发射机与所述发射线圈相连，用于为所述发射线圈提供第一电流以产生一次场信号。

可选地，所述补偿线圈通过电缆与所述发射线圈相连。

可选地，所述补偿线圈与所述尖峰补偿线圈的形状、面积相同。

可选地，当所述发射线圈以及所述补偿线圈均设置为环形时，所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系满足：

其中，N1为所述发射线圈的匝数，I1为所述发射线圈中的第一电流，R1为所述发射线圈的半径，N2为所述补偿线圈的匝数，I2为所述补偿线圈中的第二电流，R2为所述补偿线圈的半径。

可选地，所述小型超导电磁测量装置还包括尖峰补偿发射机；所述尖峰补偿发射机与所述尖峰补偿线圈相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁场补偿方法，基于上述的小型超导电磁测量装置实现，包括：

通过发射线圈产生一次场信号并激励被测物产生二次场信号；

提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述一次场信号；

在所述发射线圈关断时刻，提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；其中，所述残余磁场信号为所述发射线圈关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号后采集到的磁场信号；

采集基于第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

可选地，当所述小型超导电磁测量装置还包括发射机；所述发射机与所述发射线圈相连，用于为所述发射线圈提供第一电流以产生一次场信号时，

基于所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系，提供所述第一补偿磁场，以抵消所述发射线圈关断后的磁场信号；

其中，所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系满足：

其中，N1为所述发射线圈的匝数，I1为所述发射线圈中的第一电流，R1为所述发射线圈的半径，N2为所述补偿线圈的匝数，I2为所述补偿线圈中的第二电流，R2为所述补偿线圈的半径。

可选地，当所述补偿线圈通过电缆与所述发射线圈相连时，所述补偿线圈中的第二电流与所述发射线圈中的第一电流之间的关系满足：

I1＝I2。

可选地，当所述小型超导电磁测量装置还包括尖峰补偿发射机；所述尖峰补偿发射机与所述尖峰补偿线圈相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场时，

调节所述第三电流直到所述超导传感器接收的磁场信号为最小值时，将所述超导传感器接收的磁场信号作为二次场信号。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磁场探测系统，包括上述的小型超导电磁测量装置。

如上所述，本发明的小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统，具有以下

有益效果：

1、本发明的小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统，通过设置尖峰补偿线圈对经过补偿线圈补偿后的磁场信号做进一步补偿，用以解决发射线圈关断时刻产生的尖峰磁场脉冲信号无法被补偿线圈完全抵消，进而导致超导传感器接收的磁场信号超过量程、出现失锁的问题。

2、本发明的小型超导电磁测量装置以及磁场探测系统结构简单、易于携带，本发明的磁场补偿方法的方法简便，能在超导探测领域中大规模推广应用。

附图说明

图1显示为一种磁场探测装置的结构示意图。

图2显示为本发明的小型超导电磁测量装置的结构示意图。

元件标号说明

1 磁场探测装置

10 待测物

11 一次场发射机

12 发射线圈

13 补偿磁场发射机

14 补偿线圈

15 SQUID传感器

2 小型超导电磁测量装置

20 超导传感器

21 发射线圈

211 发射机

22 补偿线圈

221 电缆

23 尖峰补偿线圈

231 尖峰补偿发射机

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。

请参阅图1～图2。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。

对比例

在小型线框装置中，如果使用SQUID传感器到直接测磁场的目的，就需要专用的读出电路将SQUID传感器的磁通-电压传输函数线性化读出，由于探测磁场是时变磁场，为了磁场探测的准确性，要求SQUID读出电路必须在磁通锁定环路下工作。

但是磁通锁定要求SQUID读出电路具有足够高的摆率(摆率是指SQUID跟踪外界磁场的变化速率的能力，外界磁场变化越大则需要的摆率就越高)，SQUID读出电路的摆率受超导量子干涉器件器件、运放芯片等自身因素的限制，具有极限值，外界磁场的变化速率一旦超过这个极限值，SQUID读出电路将会失锁，无法正常工作。

因此，为了避免SQUID读出电路失锁，需要避免SQUID读出电路接收的外界磁场变化速率过大；外界磁场变化一部分为被测物被激励后提供的二次场，一部分为尚未完全消退的一次场。基于此，本对比例提供了一种磁场探测装置1通过抵消尚未完全消退的一次场，来抑制外界磁场的变化范围，保障了检测二次场数据的完整性且避免了SQUID读出电路失锁。

如图1所示，本对比例提供了一种磁场探测装置1，包括：一次场发射机11、发射线圈12、补偿磁场发射机13以及补偿线圈14以及SQUID传感器15。

具体地，所述一次场发射机11连接所述发射线圈12，用于为发射线圈12提供电流；所述发射线圈12基于所述一次场发射机11提供的电流进行电磁转换，得到一次场信号；所述补偿磁场发射机13连接所述补偿线圈14，在所述一次场发射机11停止提供电流时开启并为所述补偿线圈14提供补偿电流；所述补偿线圈14与所述发射线圈12设置于同一平面、同一中心，且所述补偿线圈14与所述发射线圈12绕向相反，基于所述补偿电流抵消发射线圈12所提供的一次场信号。通过SQUID传感器10接收经过补偿线圈14补偿后的磁场信号。

在本对比例中，磁场探测装置1向待测物10先发出一次场信号以激励待测物10感应发出二次场信号，检测二次场信号作为磁场数据进行后续处理。磁场探测装置1发出一次场信号后关断，进而通过补偿线圈14提供的补偿磁场抵消一次场信号的影响，保留二次场信号。由于SQUID传感器15在采集接收信号是已经被抵消了一次场信号后的磁场信号(即：二次场信号)，避免了失锁问题。

但是，本对比例的磁场探测装置1会因为结构加工精度、摆放位置精度、晃动等因素，残留一部分一次场，残余的一次场在关断时间内迅速变化的部分无法通过补偿线圈14消除，导致SQUID失锁，无法稳定工作。

因此，需要一种新的磁场探测装置，用以解决接收返回的磁场信号中存在超过SQUID的量程的尖峰磁场脉冲导致SQUID失锁的问题。

实施例

本实施例提供了一种小型超导电磁测量装置2，用以解决上述磁场探测装置1无法抵消返回的磁场信号中存在超过SQUID的量程的尖峰磁场脉冲导致SQUID失锁的问题。

如图2所示，本实施例提供了一种小型超导电磁测量装置2，包括：发射线圈21、补偿线圈22、尖峰补偿线圈23以及超导传感器20。在本实施例中，所述发射线圈21、所述补偿线圈22以及所述尖峰补偿线圈23均设置为环形。实际上所述发射线圈21、所述补偿线圈22以及所述尖峰补偿线圈23还可以设置为其他方形、菱形等任意形状，并不以本实施例为限。

如图2所示，所述发射线圈21用于产生一次场信号并激励被测物(图中未示出)产生二次场信号。

具体地，在本实施例中，所述小型超导电磁测量装置2还包括发射机211；所述发射机211与所述发射线圈21相连，用于为所述发射线圈21提供第一电流I1以产生一次场信号。

作为示例，所述发射机211的内部还设置有电阻匹配模块(图中未示出)；所述电阻匹配模块包括M个开关以及M个电阻；M为大于等于2的整数；开关与电阻一一对应设置；各电阻与对应的开关形成串联结构；各串联结构之间相互并联；通过各开关调节电阻匹配模块中的电阻大小，进而保证电流上升沿开始前将电阻匹配模块的电阻增大，降低一次场信号的幅度值；在电流下降沿结束后将电阻匹配模块的电阻减小，避免各线圈内的涡流干扰。

在本实施例中，发射线圈21向地下发射一次场信号(在本实施例中为阶跃波电磁脉冲)在一次场信号断电后，测量由地下介质感应出的随时间变化的二次场信号，来寻找各地质目标。

如图2所示，所述补偿线圈22与所述发射线圈21同心共面设置且位于所述发射线圈21的内侧；所述补偿线圈22与所述发射线圈21的绕向相反，用于提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述一次场信号。

具体地，在本实施例中，所述发射线圈21、所述补偿线圈22均设置为环形。所述补偿线圈22产生的磁场与所述发射线圈21产生的磁场之间的关系满足：

其中，N1为所述发射线圈21的匝数，I1为所述发射线圈21中的第一电流，R1为所述发射线圈21的半径，N2为所述补偿线圈22的匝数，I2为所述补偿线圈22中的第二电流，R2为所述补偿线圈22的半径。在补偿线圈22的匝数以及发射线圈21的匝数均确定的情况下，可以通过调节第二电流I2以补偿一次场信号。

具体地，所述补偿线圈22通过电缆221与所述发射线圈21相连，此时所述补偿线圈22中的第二电流I2与所述发射线圈21中的第一电流I1相等，即：I1＝I2。

在本实施例中，所述补偿线圈22以及所述发射线圈21的绕向相反且电流一致保持相同，因此补偿线圈22与所述发射线圈21一直处于同步的状态，始终保证所述发射线圈21所发出的一次场信号被补偿，避免超导传感器20接收的磁场信号变化范围超量程、失锁。

需要说明的是，在另一实施例中，也可以独立提供第二电流I2至所述补偿线圈22，再通过调节第二电流I2进而调节第一补偿磁场的大小，以抵消一次场信号。除此之外，由于超导传感器20是在发射线圈21关闭后接收磁场信号作为二次场信号，因此，所述补偿线圈22可在发射线圈21关闭后再开启，并不需要保持与发射线圈21完全同步开启。实际上，所述补偿线圈22具体构型以及工作时间并不以本实施例为限，只要能保证在超导传感器20接收磁场信号时，补偿线圈22能抵消一次场信号的设置均为本实施例的保护范围。

如图2所示，所述尖峰补偿线圈23与所述发射线圈21同心共面设置且位于所述发射线圈21的内侧，用于提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号。

具体地，所述小型超导电磁测量装置2还包括尖峰补偿发射机231；所述尖峰补偿发射机231与所述尖峰补偿线圈23相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场。

具体地，优选设置所述补偿线圈22与所述尖峰补偿线圈23的形状、面积相同。在本实施例中，所述补偿线圈22设置为环形，则尖峰补偿线圈23也设置为环形。通过设置形状、面积均相同的所述补偿线圈22与所述尖峰补偿线圈23，便于后续所述尖峰补偿线圈23提供第二补偿磁场。

在本实施例中，通过超导传感器20采集所述发射线圈21关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号并作为所述残余磁场信号输出至所述尖峰补偿线圈23。也就是说，所述尖峰补偿线圈23用以补偿在经过补偿线圈22补偿后依然无法完全抵消的一次场信号。这一部分残留的一次场信号在发射线圈21关断时刻会迅速变化，导致接收的磁场信号存在尖峰磁场脉冲。通过超导传感器20采集尖峰磁场脉冲的大小，对其补偿，进而使得关断时候尖峰磁场脉冲能够得到抑制，保证超导传感器20的稳定工作。

需要说明的是，在本实施例中，所述尖峰补偿发射机231提供的第三电流为双极性电流，可以补偿具有矢量方向的残余磁场信号。如，当第一补偿磁场小于发射线圈提供的磁场时，提供与第一补偿磁场同向的第二补偿磁场，进一步抵消一次场信号；当第一补偿磁场大于发射线圈提供的磁场时，提供与第一补偿磁场反向的第二补偿磁场，平衡第一补偿磁场多余的磁场。

需要进一步说明的是，由于残余磁场信号(尖峰磁场脉冲)出现于发射线圈21关闭时刻所在位置，也就是发射线圈21关断后一次场信号快速衰减的较短的时间范围内；因此，通过提供第二补偿磁场对一次场信号快速衰减的时间段进行补偿，才能消除尖峰磁场脉冲的影响。在本实施例中，则设置第二补偿磁场至少对一次场衰减全过程前10％的时间进行补偿。其中，一次场衰减全过程包括一次场信号开始衰减到一次场信号衰减为零时。因此，所述尖峰补偿线圈23可在发射线圈21关闭后开启用以抵消残余磁场信号；也可以在发射线圈21关闭前就开启。只要能保障在超导传感器20接收磁场信号时，所述尖峰补偿线圈23能够工作且抵消残余磁场信号的设置均为本实施例的保护范围。

如图2所示，所述超导传感器20设置于所述发射线圈21的中心，用于采集所述发射线圈21关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号并作为所述残余磁场信号输出至所述尖峰补偿线圈23，以及，接收基于所述第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

作为示例，所述超导传感器20设置为低灵敏度高采集速度的SQUID传感器；超导传感器20通过采集存在一次磁场型号以及第一补偿磁场补偿后的磁场信号，得到残余磁场信号进而便于后续的尖峰补偿线圈23进行补偿。与此同时，本实施例还通过超导传感器20将经过第一补偿磁场以及第二补偿磁场补偿后的磁场信号作为二次场信号输出。

本实施例在补偿线圈22的基础上设置了尖峰补偿线圈23，在抑制一次场信号幅值的同时，进一步对发射线圈21关断时间段的信号变化率的进行补偿压制，从而使得小型超导电磁测量装置可以不失锁的稳定工作。

本实施例还提供了一种磁场补偿方法，基于上述的小型超导电磁测量装置2实现，包括：

S1、通过发射线圈21提供一次场信号并激励被测物提供二次场信号。

具体地，通过瞬变电磁法对被测物进行测量；在发射线圈21提供的一次场信号关断后，接收二次场信号进行数据处理分析。其中发射线圈21以及用于接收二次场信号的超导传感器20均受控于同一时间域系统，以便于后续基于磁通锁定环路对磁场数据进行处理。

S2、提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断后的磁场信号。

作为示例，当所述小型超导电磁测量装置2还包括发射机211；所述发射机211与所述发射线圈21相连，用于为所述发射线圈21提供第一电流I1以提供一次场信号时，基于所述补偿线圈22产生的磁场与所述发射线圈21产生的磁场之间的关系，提供所述第一补偿磁场，以抵消所述发射线圈21关断后的磁场信号；其中，所述补偿线圈22产生的磁场与所述发射线圈21产生的磁场之间的关系满足公式(1)，此处不再一一赘述。

在本实施例中，当所述补偿线圈22通过电缆221与所述发射线圈21相连，所述补偿线圈22中的第二电流I2与所述发射线圈21中的第一电流I1之间的关系满足：I1＝I2。因此，可保证发射线圈21和补偿线圈22之间一直同步，补偿线圈22一直对发射线圈21进行补偿。

S3、在所述发射线圈21关断时刻，提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈21关断时刻的残余磁场信号；其中，残余磁场信号为所述发射线圈21关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号后采集到的磁场信号。

具体地，当所述小型超导电磁测量装置2还包括尖峰补偿发射机231；所述尖峰补偿发射机231与所述尖峰补偿线圈23相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场时，调节所述第三电流I3直到所述超导传感器20接收的磁场信号为最小值时，将所述超导传感器20接收的磁场信号作为二次场信号。

在本实施例中，可基于所述超导传感器20采集的残余磁场信号对第二补偿磁场的大小进行运算，进而补偿超导传感器20得到二次场信号；还可通过将第二补偿磁场对超导传感器20接收的磁场信号进行补偿调节直到超导传感器20输出的磁场信号最小时，设置此时第二补偿磁场的补偿为最优补偿，并将输出的磁场信号作为二次场信号输出。实际上，任意能调节所述超导传感器20接收的磁场信号进而抵消掉一次场信号影响的设置，均为本实施例的保护范围。

S4、采集基于第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

具体地，所述发射线圈21关断后，超导传感器20接收经过第一补偿磁场以及第二补偿磁场补偿后的磁场信号作为二次场信号。其中，第一补偿磁场要求补偿所述发射线圈21从一次场信号开始衰减至一次场信号衰减为零的全过程；第二补偿磁场要求至少补偿发射线圈21一次场信号开始衰减至一次场信号衰减至零的前10％时间。本实施例，通过两次补偿实现既保证了超导传感器20不会超过测量量程，又保证了二次场信号的数据准确。

本实施例还提供了一种磁场探测系统，包括上述的小型超导电磁测量装置2。

具体地，所述磁场探测系统还包括数据分析装置，所述数据分析装置连接所述超导传感器20的输出信号，通过分析所述超导传感器20传输出的数据，对被测物的磁场信号进行分析。除此之外，所述磁场探测系统还包括降噪机构，所述降噪机构设置于所述小型超导电磁测量装置2的外部，用以屏蔽外部的电磁干扰。

本实施例的磁场探测系统适用于航空瞬变电磁以及地下城市空间，由于超导传感器20相比于传统线圈和磁棒，具有直接测磁场、带宽高、灵敏度高的优势，该磁场探测系统在探测精度和探测深度会有很大程度的提升。

综上所述，本发明提供一种小型超导电磁测量装置、磁场补偿方法及磁场探测系统，包括：发射线圈、补偿线圈、尖峰补偿线圈以及超导传感器；发射线圈用于提供一次场信号并激励被测物提供二次场信号；补偿线圈与发射线圈的绕向相反，用于抵消一次场信号；尖峰补偿线圈用于抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；超导传感器设置于发射线圈的中心，用于采集发射线圈关断时刻且经补偿线圈补偿后的磁场信号并作为残余磁场信号输出至尖峰补偿线圈，以及，接收基于经尖峰补偿线圈补偿后的二次场信号。本发明用以解决发射线圈关断时刻提供的尖峰磁场脉冲信号无法通过补偿线圈完全抵消，导致超导传感器接收的磁场信号超过量程、失锁的问题。所以，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 (11)

1.一种小型超导电磁测量装置，其特征在于，所述小型超导电磁测量装置至少包括：发射线圈、补偿线圈、尖峰补偿线圈以及超导传感器；

所述发射线圈用于产生一次场信号并激励被测物产生二次场信号；

所述补偿线圈与所述发射线圈同心共面设置且位于所述发射线圈的内侧；所述补偿线圈与所述发射线圈的绕向相反，用于提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述一次场信号；

所述尖峰补偿线圈与所述发射线圈同心共面设置且位于所述发射线圈的内侧，用于提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；

所述超导传感器设置于所述发射线圈的中心，用于采集所述发射线圈关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号并作为所述残余磁场信号输出至所述尖峰补偿线圈，以及，接收基于所述第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

2.根据权利要求1所述的小型超导电磁测量装置，其特征在于：所述小型超导电磁测量装置还包括发射机；

所述发射机与所述发射线圈相连，用于为所述发射线圈提供第一电流以产生一次场信号。

3.根据权利要求1所述的小型超导电磁测量装置，其特征在于：所述补偿线圈通过电缆与所述发射线圈相连。

4.根据权利要求1所述的小型超导电磁测量装置，其特征在于：所述补偿线圈与所述尖峰补偿线圈的形状、面积相同。

5.根据权利要求1所述的小型超导电磁测量装置，其特征在于：当所述发射线圈以及所述补偿线圈均设置为环形时，所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系满足：

其中，N1为所述发射线圈的匝数，I1为所述发射线圈中的第一电流，R1为所述发射线圈的半径，N2为所述补偿线圈的匝数，I2为所述补偿线圈中的第二电流，R2为所述补偿线圈的半径。

6.根据权利要求1所述的小型超导电磁测量装置，其特征在于：所述小型超导电磁测量装置还包括尖峰补偿发射机；

所述尖峰补偿发射机与所述尖峰补偿线圈相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场。

7.一种磁场补偿方法，基于如权利要求1～6任一项所述的小型超导电磁测量装置实现，其特征在于，所述磁场补偿方法包括：

通过发射线圈产生一次场信号并激励被测物产生二次场信号；

提供与所述一次场信号反相的第一补偿磁场，进而抵消所述一次场信号；

在所述发射线圈关断时刻，提供与残余磁场信号反相的第二补偿磁场，进而抵消所述发射线圈关断时刻的残余磁场信号；其中，所述残余磁场信号为所述发射线圈关断时刻且经所述第一补偿磁场补偿的磁场信号后采集到的磁场信号；

采集基于第二补偿磁场补偿后的二次场信号。

8.根据权利要求7所述的磁场补偿方法，其特征在于：当所述小型超导电磁测量装置还包括发射机；所述发射机与所述发射线圈相连，用于为所述发射线圈提供第一电流以产生一次场信号时，

基于所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系，提供所述第一补偿磁场，以抵消所述发射线圈关断后的磁场信号；

其中，所述补偿线圈产生的磁场与所述发射线圈产生的磁场之间的关系满足：

其中，N1为所述发射线圈的匝数，I1为所述发射线圈中的第一电流，R1为所述发射线圈的半径，N2为所述补偿线圈的匝数，I2为所述补偿线圈中的第二电流，R2为所述补偿线圈的半径。

9.根据权利要求8所述的磁场补偿方法，其特征在于：当所述补偿线圈通过电缆与所述发射线圈相连时，所述补偿线圈中的第二电流与所述发射线圈中的第一电流之间的关系满足：

I1＝I2。

10.根据权利要求7所述的磁场补偿方法，其特征在于：当所述小型超导电磁测量装置还包括尖峰补偿发射机；所述尖峰补偿发射机与所述尖峰补偿线圈相连，用于接收所述残余磁场信号并提供第三电流以产生所述第二补偿磁场时，

调节所述第三电流直到所述超导传感器接收的磁场信号为最小值时，将所述超导传感器接收的磁场信号作为二次场信号。

11.一种磁场探测系统，其特征在于：所述磁场探测系统包括如权利要求1～6任一项所述的小型超导电磁测量装置。