KR100198554B1 - Microscopic magnetometer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주파수 변조 방식으로 동작되는 미세자장측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-magnetic field measuring device that operates in a frequency modulation method.
본 발명은 초전도양자간섭소자를 이용하는 미세자장측정장치를 주파수 변조 방식으로 동작시킴으로써 강한 외부 배경 자기 신호의 환경에서도 미약한 자기신호의 경사도 측정이 보다 효과적이도록 하고, 진폭제한기를 두어 초전도양자간섭소자와 연관된 주변전자회로의 진폭잡음을 제거하여 측정이 보다 정확토록 한 것이다.According to the present invention, the micromagnetic field measuring device using the superconducting quantum interference device is operated by frequency modulation method, so that the measurement of the slope of the weak magnetic signal is more effective even in the environment of strong external background magnetic signal. This eliminates the amplitude noise of the associated peripheral electronics, making the measurement more accurate.
그리고 본 발명은 심자계 및 뇌자계와 같은 미세자기신호를 감지하는 시스템에 사용될 수 있다.In addition, the present invention can be used in a system for detecting a micro magnetic signal such as a magnetic field and a brain field.
Description
제1도(a)는 일반적인 직류 초전도양자간섭소자의 구조도.Figure 1 (a) is a structural diagram of a typical direct current superconducting quantum interference device.
(b)는 제1도(a)의 직류 초전도양자간섭소자의 전류 대 전압 파형도.(b) is a current versus voltage waveform diagram of the DC superconducting quantum interference device of FIG.
(c)는 제1도(a)의 직류 초전도양자간섭소자의 자속 대 전압 파형도.(c) is a magnetic flux versus voltage waveform diagram of the DC superconducting quantum interference device of FIG.
제2도(a)는 종래의 미세자장측정장치의 블록도.Figure 2 (a) is a block diagram of a conventional micromagnetic field measuring device.
(b)는 제2도(a)의 미세자장측정장치의 이용되는 수직배치된 두 개의 초전도양자간섭소자의 구조도.(b) is a structural diagram of two vertically arranged superconducting quantum interference elements used in the micromagnetic field measuring apparatus of FIG.
(c)는 제2도(a)의 진폭변조방식의 자장측정장치의 블록도.(c) is a block diagram of the magnetic field measuring apparatus of the amplitude modulation method of FIG.
(d)는 제2도(c)의 자장측정장치의 회로도.(d) is a circuit diagram of the magnetic field measuring device of FIG.
제3도(a)는 본 발명에 따른 미세자장측정장치의 블록도.Figure 3 (a) is a block diagram of a micro magnetic field measuring device according to the present invention.
(b)는 제3도(a)의 주파수 변조방식의 자장측정장치의 회로도.(b) is a circuit diagram of the magnetic field measuring apparatus of the frequency modulation method of FIG.
제4도(a)는 본 발명에 따른 국부발진신호 주파수의 n정수배 주파수의 사인파형으로 동작되어지는 직류 초전도양자간섭소자의 자속 대 출력전압 파형도.4 is a magnetic flux versus output voltage waveform diagram of a DC superconducting quantum interference device operated with a sinusoidal waveform of n integer multiples of the local oscillation signal frequency according to the present invention.
(b)는 본 발명에 따른 외부 자기신호에 대한 직류 초전도양자간섭소자의 출력전압 파형도.(b) is a waveform diagram of the output voltage of the DC superconducting quantum interference device for the external magnetic signal according to the present invention.
(c)는 제4도(a)와 (b)의 현상이 동시에 작동할 때 나타나는 초전도양자간섭소자의 시간 대 출력전압 파형도.(c) is a time versus output voltage waveform diagram of the superconducting quantum interference device which appears when the phenomena of FIGS. 4A and 4B operate simultaneously.
제5도(a)는 제4도(a)에서 직류 초전도양자간섭소자의 시간 대 전압 파형도.FIG. 5 (a) is a time versus voltage waveform diagram of the DC superconducting quantum interference device of FIG.
(b)는 본 발명에 따른 외부 자기신호에 대한 직류 초전도양자간섭소자의 출력전압 파형도.(b) is a waveform diagram of the output voltage of the DC superconducting quantum interference device for the external magnetic signal according to the present invention.
(c)는 제3도(b)의 위상검출기와 적분기를 통해 복조되어진 외부 자기신호의 파형도.(c) is a waveform diagram of an external magnetic signal demodulated through the phase detector and integrator of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
31,32 : 자장측정장치 33,52 : 위상검출기31,32: Magnetic field measuring device 33,52: Phase detector
34,54 : 적분기 35 : 국부발진기34,54 Integrator 35: Local Oscillator
36,37,42,43,55 : 저항 38,39 : 코일36,37,42,43,55 Resistor 38,39 Coil
40,41 : 초전도양자간섭소자 44,45 : 트랜스포머40,41: superconducting quantum interference device 44,45: transformer
46, 47 : 캐패시터 48,49 : 1차 증폭기46, 47: capacitor 48,49: primary amplifier
50,51 : 진폭제한기 53 : 2차 증폭기50,51: amplitude limiter 53: secondary amplifier
본 발명은 미세자장측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수 변조 방식으로 동작하는 미세자장측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a micro-magnetic field measuring device, and more particularly to a micro-magnetic field measuring device that operates in a frequency modulation method.
일반적으로 직류 초전도양자간섭소자(dc SQUID)는 제1도(a)에 도시한 바와 같이 두 개의 초전도접합(a),(b)을 포함한 인덕턴스가 적은 초전도 루프(c)로 이루어진다.In general, the DC superconducting quantum interference device (dc SQUID) is composed of a superconducting loop (c) having a low inductance including two superconducting junctions (a) and (b) as shown in FIG.
그리고 이 직류 초전도양자간섭소자의 전자기특성은 제1도(b)에 도시한 바와 같이 두 개의 초전도접합(a),(b)으로 직류 바이어스 전류(Io)를 흘렸을 때, 초전도양자간섭소자의 루프(c)로 통과하는 외부자속(ψa)에 대해 초전도접합(a),(b)부의 전압(VJ)이 변화된다. 그리고 또 전압(VJ)은 제1도(c)와 같이 단위양자속(ψo : One Flux Quantum)의 주기로 진동하는 자속의 함수로 나타낸다.In addition, the electromagnetic characteristics of the DC superconducting quantum interference device is a loop of the superconducting quantum interference device when a DC bias current (Io) flows through two superconducting junctions (a) and (b) as shown in FIG. The voltage VJ of the superconducting junctions a and b changes with respect to the external magnetic flux? a passing through (c). In addition, the voltage VJ is represented as a function of the magnetic flux oscillating at a period of unit quantum flux (? O: One Flux Quantum) as shown in FIG.
이러한 초전도양자간섭소자를 이용한 종래의 미세자장측정장치는 제2도(a)에 도시한 바와 같이 두 개의 자장측정장치(1),(2)와 감산기(3)로 구성되어 있으며, 상기 두 개의 자장측정장치(1),(2)에서 각각 공간적 자기신호를 감지한 다음 이 둘의 출력을 감산기(3)에서 뺄셈하여 자기신호의 공간적 경사도(Gradient)를 측정하였다.The conventional micro-magnetic field measuring device using the superconducting quantum interference device is composed of two magnetic field measuring devices (1), (2) and a subtractor (3), as shown in Figure 2 (a) The magnetic field measuring devices (1) and (2) sensed the spatial magnetic signals, respectively, and then subtracted the outputs of the two subtractors (3) to measure the spatial gradient (Gradient) of the magnetic signals.
이때, 두 개의 자장 측정장치(1),(2)에 사용되어진 두 개의 초전도양자간섭소자(4),(5)는 제2도(b)에 도시한 바와 같이 수직으로 배치되어 있다.At this time, two superconducting quantum interference elements 4 and 5 used in the two magnetic field measuring devices 1 and 2 are vertically arranged as shown in FIG.
이는 두 개의 초전도양자간섭소자(4),(5)가 강한 외부 배경 자기신호에 대해서는 균일한 세기로 감지하고, 미세한 자기신호에 대해서는 자기 신호원과 초전도양자간섭소자와의 거리 세제곱에 반비례하는 경향으로 감지하도록 하기 위해서이다.This is because the two superconducting quantum interference devices 4 and 5 tend to detect a uniform intensity for the strong external background magnetic signal and inversely proportional to the distance cube of the magnetic signal source and the superconducting quantum interference device for the fine magnetic signal. To be detected.
따라서, 미세한 자기신호를 한 개의 초전도양자간섭소자(5)에만 가까이 위치시킬 경우 두 개의 자장측정장치(1),(2)의 출력전압을 감산기(3)를 이용하여 뺄셈하면 미세한 자기신호만 검출할 수 있게 된다.Therefore, when the fine magnetic signal is located close to only one superconducting quantum interference element 5, the subtractor 3 subtracts the output voltage of the two magnetic field measuring devices 1 and 2 to detect only the fine magnetic signal. You can do it.
한편, 제2도(c)는 제2도(a)의 미세자장측정장치에 사용되는 자장측정장치의 볼록도를 도시한 것으로, 감지부(6), 신호처리부(7), 되먹임부(8)로 구성된다.On the other hand, Figure 2 (c) shows the convexity of the magnetic field measuring device used in the micro-magnetic field measuring device of Figure 2 (a), the detection unit 6, the signal processing unit 7, the feedback unit 8 It is composed of
상기 감지부(6)는 초전도양자간섭소자(9)의 루프로 통과한 외부자속(ψa)을 초전도접합의 양단에 전압으로 변환시키는 초전도양자간섭소자(9)로 구성되며, 되먹임부(8)는 저항(21), 코일(13)로 구성되어 출력전압(Vo)을 저항(21)으로 나눈 값만큼 코일(13)에 전류를 흐르게 하여 초전도양자간섭소자(9)의 루프에 자속을 되먹임한다.The sensing unit 6 is composed of a superconducting quantum interference device 9 for converting the external magnetic flux ψa passing through the loop of the superconducting quantum interference device 9 into voltage at both ends of the superconducting junction, and the feedback unit 8 is provided. Consists of a resistor (21) and a coil (13) so that the current flows in the coil (13) by the output voltage (Vo) divided by the resistor (21) to feed back the magnetic flux to the loop of the superconducting quantum interference element (9). .
그리고 그 외에 요소들은 신호처리부(7)에 속하며, 신호를 변조, 증폭, 복조한다.In addition, the elements belong to the signal processor 7 and modulate, amplify, and demodulate the signals.
제2도(d)는 제2도(c)의 구성블록들의 회로도를 도시한 것으로, 국부발진기(17)와 저항(18)에 의해 발생된 전류(Im)가 코일(13)을 통하여 초전도양자간섭소자(9)에 교류자속을 가하여 초전도양자간섭소자(9)의 외부자속(ψa)에 대한 전압변화량을 진폭변조시키고, 초전도양자간섭소자(9)와 1차 증폭기(14)의 중간에 트랜스포머(11)와 캐패시터(12)를 삽입하여 공진기를 형성하여 공진 주파수에서 초전도양자간섭소자(9)와 1차 증폭기(14)간에 최적 잡음 임피던스 정합을 구현한다.FIG. 2 (d) shows a circuit diagram of the component blocks of FIG. 2 (c), in which the current Im generated by the local oscillator 17 and the resistor 18 is transferred through the coil 13 to the superconducting quantum. An alternating magnetic flux is applied to the interfering element 9 to amplitude-modulate the voltage variation of the superconducting quantum interference element 9 with respect to the external magnetic flux ψa, and between the superconducting quantum interference element 9 and the primary amplifier 14. (11) and the capacitor 12 are inserted to form a resonator to achieve optimum noise impedance matching between the superconducting quantum interference element 9 and the primary amplifier 14 at the resonance frequency.
그리고 1차 증폭기(14)는 거친 변조된 신호는 국부발진기(17), 위상 변환기(16)에 의해 공급되는 교류신호와 함께 곱셈기(15)에서 곱해지고, 곱셈기(15)의 출력전압은 2차 증폭기(19)와 적분기(20)를 거쳐 저항(21) 양단에 전압(Vo)으로 복조되어진다.In the primary amplifier 14, the coarse modulated signal is multiplied by the multiplier 15 together with the AC signal supplied by the local oscillator 17 and the phase converter 16, and the output voltage of the multiplier 15 is secondary. Demodulated to voltage Vo across resistor 21 via amplifier 19 and integrator 20.
그리고 출력전압(Vo)은 저항(21)으로 나눈 값만큼 코일(13)에 전류(If)를 흐르게 한다.The output voltage Vo causes the current If to flow through the coil 13 by a value divided by the resistor 21.
이 전류(If)는 코일(13)을 통해 초전도양자간섭소자(9)의 루프에 자속을 네가티브 되먹임하므로 초전도양자간섭소자(9)의 루프를 통과하는 총 자속량이 일정하도록 한다.This current If is negatively feedbacked to the loop of the superconducting quantum interference element 9 through the coil 13 so that the total amount of magnetic flux passing through the loop of the superconducting quantum interference element 9 is constant.
따라서 외부자속(ψa)에 대한 자장측정장치의 출력전압값이 선형적으로 되고, 그 출력전압을 읽으므로 외부자속의 값을 알 수 있게 된다.Therefore, the output voltage value of the magnetic field measuring device with respect to the external magnetic flux ψa becomes linear, and the value of the external magnetic flux can be known by reading the output voltage.
그러나 상기와 같은 종래의 미세자장측정장치는 진폭변조방식으로 동작함에 따라 노이즈가 낄 수 있어 외부 자기 신호 세기의 공간적 경사도 측정이 효과적이지 못해 미세한 자기신호의 측정이 제대로 되지 못하였다.However, the conventional micro-magnetic field measuring apparatus as described above may be noisy as it operates in an amplitude modulation method, so that the measurement of the spatial inclination of the external magnetic signal strength is not effective, and thus, the fine magnetic signal cannot be measured properly.
또한, 초전도양자간섭소자와 연관된 주변전자회로에 의해 진폭잡음이 발생되는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that amplitude noise is generated by the peripheral electronic circuit associated with the superconducting quantum interference device.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주파수 변조 방식으로 동작시킴으로써 강한 외부 배경 자기 신호의 환경에서도 미약한 자기신호의 경사도 측정이 보다 효과적이도록 한 미세자장측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a micro-magnetic field measurement device that makes it possible to more effectively measure the slope of a weak magnetic signal even in an environment of a strong external background magnetic signal by operating in a frequency modulation scheme.
본 발명의 다른 목적은 초전도양자간섭소자와 연관된 주변전자회로의 진폭잡음을 제거하여 측정이 보다 정확토록 한 미세자장측정장치를 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a micro-magnetic field measuring device to make the measurement more accurate by removing the amplitude noise of the peripheral electronic circuit associated with the superconducting quantum interference device.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세자장측정장치는 외부자속을 초전도접합의 양단에 전압으로 변환시키는 초전도양자간섭소자로 구성된 감지부와, 상기 감지부에서 감지된 신호를 주파수 변조 방식으로 처리하는 신호처리부와, 상기 신호처리부의 신호로 초전도양자간섭소자의 루프에 자속을 되먹임해주는 되먹임부를 포함하여 구성된다.The micro-magnetic field measuring apparatus according to the present invention for achieving this object is a sensing unit consisting of a superconducting quantum interference device for converting the external magnetic flux into a voltage at both ends of the superconducting junction, and processing the signal sensed by the sensing unit in a frequency modulation method And a feedback unit for feeding back magnetic flux into the loop of the superconducting quantum interference device as a signal of the signal processor.
또한, 본 발명에 따른 주파수 변조방식의 미세자장측정장치는 국부발진신호와 외부배경 자기신호에는 똑같이 반응하고 초전도 양자간섭소자를 이용한 두 개의 자장측정장치를 포함하는데, 두 개 모두 측정하고자 하는 미세자기신호에는 한 개의 자장측정장치만 반응하도록 공간적으로 구성된다.In addition, the apparatus for measuring a frequency-modulated micromagnetic field according to the present invention includes two magnetic field measuring devices using a superconducting quantum interference device, which reacts equally to a local oscillation signal and an external background magnetic signal, both of which are to be measured. The signal is spatially configured to respond to only one magnetic field measuring device.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in detail.
제3도(a)는 본 발명에 따른 미세자장측정장치의 블록도를 도시한 것으로, 외부 자기신호에 의해 주파수가 변하는 자장측정장치(31),(32)와, 두 개의 자장측정장치(31),(32)의 출력신호의 위상차를 검출하는 위상검출기(33)와, 상기 위상검출기(33)의 출력신호를 적분하여 두 개의 자장측정장치(31),(32)의 공간적 외부 자기신호의 경사도를 구하는 적분기(34)로 구성된다.FIG. 3 (a) shows a block diagram of the micro magnetic field measuring device according to the present invention. The magnetic field measuring devices 31 and 32 whose frequency is changed by an external magnetic signal, and the two magnetic field measuring devices 31 are shown in FIG. Phase detector 33 for detecting the phase difference between the output signals of the first and second output signals, and the output signal of the phase detector 33, thereby integrating the spatial external magnetic signals of the two magnetic measuring devices 31 and 32. It is composed of an integrator 34 for obtaining the inclination.
제3도(b)는 주파수 변조 방식의 자장측정장치를 이용하여 구현된 미세자장측정장치의 회로도를 도시한 것으로, 삼각파형을 출력하는 국부발진기(35)와, 상기 국부발진기(35)의 전압을 전류로 바꾸는 저항(36),(37)과, 상기 전류를 자속으로 바꾸어 초전도 양자간섭소자에 자속을 가하는 코일(38),(39)등으로 구성되며, 여기에서 상기 국부발진기(35), 저항(36),(37), 코일(38),(39)에 의해 발생된 자속의 크기는 피크 대 피크 초전도 양자간섭소자(40),(41)의 정수배 단위양자속(nψo)의 크기이다.FIG. 3 (b) shows a circuit diagram of a micro magnetic field measuring device implemented using a frequency modulation type magnetic field measuring device. The local oscillator 35 outputting a triangular waveform and the voltage of the local oscillator 35 are shown in FIG. Is composed of resistors 36 and 37 for converting a current into a current, and coils 38 and 39 for applying a magnetic flux to a superconducting quantum interference element by converting the current into a magnetic flux, wherein the local oscillator 35, The magnitude of the magnetic flux generated by the resistors 36, 37, coils 38, 39 is the magnitude of the integral unit quantum flux n? O of the peak-to-peak superconducting quantum interference elements 40, 41. .
상기 초전도양자간섭소자(40),(41)의 출력신호의 주파수에서 공진하는 트랜스포머(44),(45) 및 캐패시터(46),(47)와, 상기 트랜스포머(44),(45) 및 캐패시터(46),(47)를 통해 공진된 신호를 증폭하는 1차 증폭기(48),(49)와, 상기 1차 증폭기(48),(49)의 출력을 진폭제한하는 진폭제한기(50),(51)와, 상기 진폭제한기(50),(51)의 출력신호의 위상차에 비례하는 크기의 신호를 출력하는 위상검출기(52)와, 상기 위상검출기(52)의 출력신호를 증폭하는 2차 증폭기(53)와, 상기 2차 증폭기(53)의 출력을 적분하는 적분기(54)와, 상기 적분기(54)의 출력전압이 상기 코일(39)로 흐르도록 하는 저항(55)으로 구성된다.Transformers 44, 45 and capacitors 46, 47 that resonate at the frequencies of the output signals of the superconducting quantum interference elements 40, 41, and the transformers 44, 45, and capacitors. Primary amplifiers 48 and 49 for amplifying the resonant signal through the 46 and 47, and amplitude limiters 50 for limiting the amplitude of the outputs of the primary amplifiers 48 and 49. A phase detector 52 for outputting a signal having a magnitude proportional to a phase difference between the output signals of the amplitude limiters 50 and 51, and amplifying the output signal of the phase detector 52. A secondary amplifier 53, an integrator 54 for integrating the output of the secondary amplifier 53, and a resistor 55 for causing the output voltage of the integrator 54 to flow to the coil 39. do.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.
우선, 제4도(a)와 같이 국부발진기(35)와 저항(36),(37)과 코일(38),(39)을 통해 정확히 피크 대 피크 nψ0(n:정수, ψo:단위양자자속)의 크기의 삼각파형자속을 초전도양자간섭소자(40),(41)에 가하면 국부발진신호 주파수(fm)의 2n정수배 주파수 2nfm의 사인파형으로 초전도양자간섭소자(40),(41)가 전압을 출력한다.First, as shown in FIG. 4 (a), the peak-to-peak nψ0 (n: integer, ψo: unit quantum flux) is precisely through the local oscillator 35, the resistors 36, 37, and the coils 38, 39. When the triangular waveform magnetic flux having the magnitude of?) Is applied to the superconducting quantum interference elements 40 and 41, the superconducting quantum interference elements 40 and 41 have a sine wave of 2n integer frequency 2nfm of the local oscillation signal frequency fm. Outputs
이때, 제4도(b)와 같은 외부자기신호가 한 개의 초전도양자간섭소자(41)에만 더 가해지면 초전도양자간섭소자(41)의 출력전압은 제4도(c)와 같이 주파수가 변조되는 방식으로 나타나고(a부분), 또 다른 한 개의 초전도양자간섭소자(40)의 출력전압은 여전히 제4도(a)와 같이 나타난다.At this time, if an external magnetic signal such as FIG. 4 (b) is applied to only one superconducting quantum interference device 41, the output voltage of the superconducting quantum interference device 41 is modulated as shown in FIG. (A part), the output voltage of another superconducting quantum interference device 40 is still shown in FIG.
그러므로 이 두 개의 초전도양자간섭소자(40),(41)를 통과한 주파수 변조된 신호는 트랜스포머(44),(45)와 캐패시터(46),(47)로 되어진 공진기를 거쳐 1차 증폭기(48),(49)를 통해 충분히 증폭되어진다.Therefore, the frequency-modulated signal passing through these two superconducting quantum interference elements 40, 41 passes through a resonator consisting of transformers 44, 45, and capacitors 46, 47. Amplify sufficiently through 49 and.
여기서, 공진기의 역할은 공진주파수에서 초전도양자간섭소자(40),(41)와 1차 증폭기(48),(49) 사이의 최적 잡음 임피던스 정합을 위한 것이다.Here, the role of the resonator is to match the optimum noise impedance between the superconducting quantum interference elements 40, 41 and the primary amplifiers 48, 49 at the resonance frequency.
그리고 이와 같이 증폭되어진 두 신호는 진폭 제한기(50),(51)를 통해 신호 진폭이 제한된 채 위상검출기(52)에 입력된다.The two amplified signals are input to the phase detector 52 with the signal amplitude limited through the amplitude limiters 50 and 51.
상기 진폭제한기(50),(51)를 두는 이유는 주파수 변복조에서 신호의 정보는 주파수 변화량이므로 신호의 진폭을 제한하여 진폭잡음을 제거하더라도 신호의 복조에 별 영향이 없기 때문이다.The reason why the amplitude limiters 50 and 51 are provided is that since the information of the signal in the frequency modulation and demodulation does not affect amplitude of the signal even if the amplitude noise is removed by limiting the amplitude of the signal.
이후의 주파수 변조된 신호를 복조하는 원리는 제5도와 함께 설명한다.The principle of demodulating the frequency modulated signal is described later with reference to FIG.
제5도(a)는 국부발진신호와 외부 배경 자기신호에 의해 출력되어진 초전도양자간섭소자(40)의 전압 파형이고, 제5도(b)는 제5도(a)의 경우에다 측정하고자 하는 미세한 자기신호가 더해진 경우(a부분)에 출력되어진 초전도양자간섭소자(41)의 전압 파형이라고 하면 이 두신호가 위상 검출기(52)에 입력되어 두 신호의 주파수 차이에 의한 위상차에 비례하는 크기의 신호가 위상 검출기(52)로부터 출력되어지고, 그 다음 이 신호는 2차 증폭기(53)에서 증폭되고, 적분기(54)를 통해 적분되어져 저항(55) 양단에 전압(Vo)으로 출력되어진다(제5도(c)),FIG. 5 (a) is a voltage waveform of the superconducting quantum interference device 40 output by the local oscillation signal and the external background magnetic signal, and FIG. 5 (b) is the case of FIG. 5 (a). Suppose that the voltage waveform of the superconducting quantum interference element 41 outputted when the fine magnetic signal is added (part a), the two signals are input to the phase detector 52 and are proportional to the phase difference due to the frequency difference between the two signals. The signal is output from the phase detector 52, which is then amplified in the secondary amplifier 53, integrated through the integrator 54, and output as a voltage Vo across the resistor 55 ( 5 (c)),
그리고 전압(Vo)을 저항(55)으로 나눈 양 만큼 전류(If)가 코일(39)에 흐르고, 이 전류(If)는 코일(39)을 통해 초전도양자간섭소자(41)의 루프에 자속을 네가티브되먹임한다.The current If flows in the coil 39 by the amount divided by the voltage Vo, and the current If flows the magnetic flux to the loop of the superconducting quantum interference element 41 through the coil 39. Negative feedback.
여기서, 되먹임된 자속은 초전도양자간섭소자(41)의 출력신호의 주파수를 변화시키는데 이것은 위상검출기(52)에서 두신호의 위상차가 영이 되는 방향으로 작동한다.Here, the returned magnetic flux changes the frequency of the output signal of the superconducting quantum interference element 41, which operates in the direction in which the phase difference between the two signals becomes zero in the phase detector 52.
그리고 저항(37),(36)에 의해 전류흐름이 방해되어 초전도양자간섭소자(40)는 되먹임 루프를 가지지 않는데, 이것은 국부발진신호와 외부 배경 자기신호에 의해서만 출력되어지므로, 복조시 미세자기신호에 의해 주파수가 변화된 초전도양자간섭소자(41)의 신호에서 미세자기신호를 복조하는데 기준신호로 사용되어진다.The current flow is interrupted by the resistors 37 and 36 so that the superconducting quantum interference device 40 does not have a feedback loop, which is output only by the local oscillation signal and the external background magnetic signal. It is used as a reference signal to demodulate the fine magnetic signal from the signal of the superconducting quantum interference element 41 whose frequency has been changed by.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 미세자장측정장치는 주파수 변조 방식을 이용하므로 강한 외부 배경 자기신호의 환경에서도 미약한 자기신호의 경사도를 효과적으로 측정할 수 있게 된다.As described above, the micro-magnetic field measuring apparatus of the present invention uses a frequency modulation method, so that the gradient of the weak magnetic signal can be effectively measured even in the environment of a strong external background magnetic signal.
또한, 초전도양자간섭소자와 연관된 주변전자회로에 의해 더해진 진폭잡음을 진폭 제한기를 통해 제거하므로 심자계 및 뇌자계와 같은 미세자기신호를 감지하는 시스템에 사용될 수 있다.In addition, since the amplitude noise added by the peripheral electronic circuit associated with the superconducting quantum interference device is removed through the amplitude limiter, it can be used in a system for detecting a fine magnetic signal such as a magnetic field and a brain field.
그리고 초전도양자간섭소자를 이용한 주파수 변복조 기술은 초전도체를 이용한 통신 시스템에 널리 이용될 수 있다.Frequency modulation and demodulation techniques using superconducting quantum interference devices can be widely used in communication systems using superconductors.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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| KR1019960014274A KR100198554B1 (en) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Microscopic magnetometer |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960014274A KR100198554B1 (en) | 1996-05-02 | 1996-05-02 | Microscopic magnetometer |
Publications (2)
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| KR970075941A KR970075941A (en) | 1997-12-10 |
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1996
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| KR970075941A (en) | 1997-12-10 |
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