超导加速度计磁串扰交叉耦合效应研究

发布时间：2020-06-12 13:04

【摘要】：垂向超导加速度计具有基本噪声低、稳定性好等优点,但是在动态应用环境中,非敏感自由度的交叉耦合制约着超导加速计的实际分辨率。对于检验质量全磁悬浮的超导加速度计,检验质量在非敏感自由度的运动,会改变超导加速度计探头内部磁场分布,导致敏感自由度探测线圈的磁通量发生改变,引入磁串扰交叉耦合噪声。由于边界条件复杂,难以用理论计算的方法评估磁串扰交叉耦合效应。本文设计了一套实验装置对磁串扰交叉耦合进行了测量。实验装置参照实际超导加速度计的结构参数进行设计,以纳米位移台调整检验质量与线圈的位置姿态,通过给非敏感自由度超导线圈施加交变调制电流,模拟检验质量在非敏感轴方向运动导致线圈的电流发生变化的情况;使用SQUID来测量耦合到探测回路的磁通变化,给出耦合磁通与变化电流的比值,即为磁串扰交叉耦合系数。本文测量了不同类型非敏感自由度超导线圈的磁串扰耦合系数,并且研究了成对线圈电流加载方式对耦合的影响。测量结果显示,内侧壁线圈的磁串扰交叉耦合系数在10~(-3)μWb/A量级,而外侧壁线圈在10~(-4)μWb/A量级,因此,内侧壁线圈为主要的磁串扰交叉耦合来源;当内侧壁成对线圈磁场方向相反时,能极大减小磁串扰交叉耦合。更进一步,本文利用实测耦合系数,评估了超导重力仪/重力梯度仪分别在实验室环境及航空环境下的磁串扰交叉耦合效应,为超导重力仪器的磁串扰交叉耦合抑制及检验质量非敏感轴自由度控制方案提供了重要依据。
【图文】：

加速度计,工作原理,重力仪器,超导重力仪

1 绪论题研究背景空重力与重力梯度测量在地球物理勘探方面有广泛应用[1~6]，其中超具有分辨率高、漂移小、性能稳定和动力范围宽等优点[7~11]，被当作力测量仪器，已成为国外机构的重点研制对象[12~17]。本课题组从十二导重力仪器，目前在超导重力仪和重力梯度仪的研制方面均已经取得导重力仪器的关键部件为超导加速度计。超导重力仪由单个垂向超导，用于相对重力测量；而ΓZZ型超导重力梯度仪由成对匹配的超导加，，如图 1.2，两检验质量所处高度不同，感受到的重力加速度存在差度计进行差分测量，再除以两检验质量基线长度，便得到重力梯度信息

工作原理,重力仪器,超导重力仪,力测量仪

1 绪论题研究背景空重力与重力梯度测量在地球物理勘探方面有广泛应用[1~6]，其中超具有分辨率高、漂移小、性能稳定和动力范围宽等优点[7~11]，被当作力测量仪器，已成为国外机构的重点研制对象[12~17]。本课题组从十二导重力仪器，目前在超导重力仪和重力梯度仪的研制方面均已经取得导重力仪器的关键部件为超导加速度计。超导重力仪由单个垂向超导，用于相对重力测量；而ΓZZ型超导重力梯度仪由成对匹配的超导加，如图 1.2，两检验质量所处高度不同，感受到的重力加速度存在差度计进行差分测量，再除以两检验质量基线长度，便得到重力梯度信息
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P631.13

【参考文献】