磁传感器主要用于铁磁物体(例如武器或车辆)检测、磁性标签读取、磁性三维位置跟踪等。[1, 4]。这些应用对传感器性能都有特定的要求。最重要的规格包括磁场分辨率、范围、灵敏度、线性度、偏移、功耗、尺寸、空间分辨率、噪声和温度系数 [5]。近二十年来,已经开发出各种技术和磁传感器来测量从 10-12 到 10-4 T 的低磁场和超低磁场,具有高灵敏度和线性度以及低噪声 [6-9]。
维持不同类型光学模式的磁性纳米结构已用于磁力测定法和无标签的超敏感折射率探测,其中主要挑战是实现紧凑型设备,这些设备能够将这项技术从研究实验室从研究实验室转移到智能行业。这种观点讨论了在实现包含新架构和材料的创新传感器时的最新和新兴趋势,这些传感器利用了使用外部施加的磁场来主动操纵其光学特性的独特能力。除了在所谓的磁质体中使用良好的传播和局部等离子场外,我们还确定了全型平台的新潜力,用于感知要克服金属成分固有的损失。在描述最近的进步时,重点放在了几种可行的工业应用上,试图使我们对这个有前途的研究领域的未来构成融合光学,磁性和纳米技术的未来。
基于定制有源像素传感器 (APS) 的相机已设计、特性化并经过太空应用认证。该相机针对其在太阳磁力仪中的应用进行了优化,旨在用于太阳轨道器任务中的偏振和日震成像仪 (PHI)。设计的相机的控制电子设备在现场可编程门阵列 (FPGA) 中实现。对控制电子设备进行优化,可在高读出速度和温度梯度等可变操作条件下最大限度地降低相机噪声。此外,控制模块可保护图像传感器免受空间辐射引起的单粒子效应 (SEE) 的影响。图像传感器和相机的特性化结果揭示了它们的电气和光电性能。此外,三次辐射活动已经允许研究定制探测器对电离剂量、非电离剂量和单事件效应的耐受性。辐射,特别是非电离剂量,会显著增加传感器的暗电流,并对其他参数产生较小的影响。辐照后测试表明,如果保证适当的飞行退火和工作温度,这些影响可以部分克服,因此不会危及科学成果。对探测器实施的防 SEE 保护成功避免了相机的永久性功能故障。应用分析显示了相机特性及其与其他仪器单元的组合操作如何影响 PHI 磁力仪的偏振和计时性能。该分析既定义了相机的最低要求,又制定了联合操作偏振、光谱和成像模块的最佳策略。该仪器要求相机具有 2048 × 2048 像素的分辨率、快速读出和较大的满阱容量。反过来,任务的具有挑战性的轨道对所有机载子系统施加了恶劣的热和辐射环境。相机电子设备和 APS 传感器已经超越了这些得出的最低性能和操作条件。太阳轨道器是一项太空任务,将研究太阳、日光层以及它们之间的关系。该航天器将比以往任何太空任务更接近太阳。作为太阳轨道器有效载荷的一部分,PHI 磁力仪将测量太阳可见表面(即光球层)的磁场和气体流速。这项工作的大部分内容,包括需求研究、相机设计解决方案和图像传感器的辐射评估,都可以应用于未来的太阳观测站或直接用于其他太空科学相机。
摘要:我们提出了一种安装在无人机 (UAV 或无人机) 上的磁力计系统和一种数据处理方法,用于检测韩国非军事区 (DMZ) 中未开发的自然环境中的金属杀伤人员地雷 (M16)。激光高度计的性能得到了改进,以便无人机即使在有灰尘和灌木丛的自然环境中也能在低空稳定飞行,并且在钟摆上安装了磁力计,以最大限度地减少无人机的磁噪声和振动的影响。在 1 m 的飞行高度,M16 的标准为 5 nT。简单的低通滤波可消除钟摆运动引起的磁摆动噪声,移动平均法可消除与磁力计航向相关的变化。在韩国非军事区附近的实际排雷区进行了磁探,检测到 9 个超过 5 nT 的磁异常,并且在每个检测点 1 米半径范围内发现各种金属物质。拟议的基于无人机的地雷探测系统有望通过在军事地雷探测工作之前提供有关探测区域的准确科学信息来降低探测人员的风险并缩短地雷探测时间。
摘要:测量太阳的磁场是监测太阳活动和预测空间天气的关键组成部分。本文提出的研究的主要目的是研究在保留其光学质量的同时减少太阳能磁力仪的尺寸和重量的可能性。本文介绍了一系列不同的设计,以及它们的优势和优势,以及对每个设计的光学性能的分析。所有提出的设计均基于磁光线过滤器(MOF)技术。是设计研究的结果,提出了一个超级紧凑的布局,提出了一个微型太阳能磁性图。尺寸为345 mm×54 mm×54 mm,光质量几乎在衍射极限处。该设计的入口焦距为f/17.65,在望远镜图像焦平面上的板尺度为83.58 arcsec/mm,并且产生0.79的宏伟速度。视野的直径为1920 Arcsec,相当于±0.27度,足以覆盖整个太阳盘。
磁场的精确测量是量子计量学中最基本、最重要的任务之一。尽管过去几十年来人们对量子磁力仪进行了广泛的研究,但是在并行方案下估计磁场所有三个分量所能达到的最终精度仍然未知。这主要是因为人们对估计这三个分量的最佳探测态的不兼容性缺乏了解。在这里,我们提供了一种方法来表征由于最佳探测态不兼容性而导致的多个参数精度之间的最小权衡,从而确定了并行方案下估计磁场所有三个分量的最终精度极限。还明确构建了达到最终精度的最佳探测态。获得的精度为并行方案下多参数量子磁力仪的精度设定了基准,这在量子计量学中具有根本的兴趣和重要性。
摘要:作为天问一号轨道器七个科学有效载荷之一,火星轨道器磁力仪(MOMAG)将测量火星及其周围磁场,以研究其空间环境及其与太阳风的相互作用。该仪器由两个相同的三轴磁通门磁力仪传感器组成,安装在3.19米长的吊杆上,间隔约90厘米。双磁力仪配置将有助于消除航天器平台和有效载荷产生的磁场干扰。传感器由安装在轨道器内部的电箱控制。每个磁力仪以1.19 pT的分辨率测量宽动态范围(每轴10,000 nT)的环境矢量磁场。两个磁力仪都以128 Hz的固有频率对环境磁场进行采样,但将在1至32 Hz之间的交替频率模型下运行以满足遥测分配。
第一种定位技术基于一个或多个磁力仪测量磁性物体的感应磁场。这些测量取决于物体的位置和磁特征,可以用从电磁理论推导出的模型来描述。对于这项技术,已经分析了两种应用。第一个应用是交通监控,这需要很高的稳健定位系统。通过在车道附近部署一个或多个磁力仪,可以检测和分类车辆。这些系统可用于安全目的,例如检测高速公路上的逆行驾驶员,也可用于统计目的,通过监测交通流量。第二种应用是室内定位,其中移动磁力仪测量室内环境中磁结构感应的静止磁场。在本文中,提出并评估了此类磁环境的模型。
本指南的目的是定义在 1 nT 至 1 mT 范围内产生和测量直流磁场的一般原理和技术细节。将描述在 -55 ºC 至 125 ºC 温度范围内的校准以及 3 轴磁力仪的校准方法。在介绍建立必要的环境磁场条件所需的设施之后,将解释产生具有所需范围和均匀度的磁场的方法。这将包括在传感器体积内建立适当均匀场所需的线圈系统尺寸和几何形状等方面。将介绍如何校准线圈系统和客户磁力仪以及建立这些校准的不确定性以及在工业场所使用磁力仪时需要考虑的典型额外不确定性。将使用欧洲设施和测量案例研究的示例来证明这些原则。
简介:美国宇航局的欧罗巴快船号航天器于 2024 年 10 月 14 日从肯尼迪航天中心成功发射。它将在接下来的 5.5 年内巡航,然后到达木星系统,在那里它将多次飞越木卫二,以表征其地下海洋的宜居性 [1,2]。欧罗巴快船磁力仪 (ECM) 对于确定海洋的厚度和电导率至关重要 [3,4]。ECM 由三个三轴磁通门 (FG) 磁力仪组成,它们位于梯度仪配置的吊杆上。2024 年 11 月 5 日,在三个传感器均已通电并以高速率模式 (16 个样本/秒) 收集数据的情况下,8.5 米磁力仪吊杆成功部署。在这项工作中,我们展示了 ECM 在此期间对航天器场和行星际磁场 (IMF) 的首次观测。