摘要。本文介绍了未爆炸弹药 (UXO) 在磁化过程中的物理模型和磁偶极子模型的公式推导。介绍了磁强计和电磁感应传感器在 UXO 检测中的应用。磁强计介绍了CS光泵海洋磁强计的全场测量技术和MagSTAR(Magnetic Scalar Triangulation and Ranging)梯度探测技术;电磁感应传感器介绍了Geophex公司和Geonics Ltd.的工作原理和目前流行的产品型号;美国海军研究实验室的MTADS(多传感器拖曳阵列探测系统)探测UXO的方法比较了与美国海军研究实验室目标识别方法的差异。
摘要。本文介绍了配备四个 PNI RM3100 磁强计的 CubeSat 磁强计板 (Quad-Mag) 的设计、特性和性能。RM3100 体积小、重量轻、功耗低且成本低,因此可以在单个板上集成四个传感器,通过使用多个传感器进行过采样,可以将单个传感器的本底噪声降低 2 倍。该仪器在实验中实现了 5.34 nT(单个轴)的本底噪声,四个磁强计的每个轴的平均本底噪声为 65 Hz,接近理论上为系统设定的 4.37 nT(40 Hz 下)的极限。单个板载德州仪器 MSP430 微控制器负责处理磁强计的同步,并通过简单的基于 UART 的命令接口与主机系统进行数据收集。 Quad-Mag 系统重量为 59.05 克,采样时总功耗为 23 mW,空闲时为 14 mW。在最佳条件下,Quad-Mag 可使用商用现成的太空应用传感器以 1 Hz 的频率实现近 1 nT 的磁场测量。
交流信号不受地磁噪声污染。磁性 ELF ~ 1/R 2 ,检测距离更长。使用相同标量 MAD 磁强计。磁强计本底噪声低(~ 0.1 pT/ Hz)。检测范围主要受环境噪声限制:1 pT/ Hz 为 400m,0.1 pT/ Hz 为 1200m。这项工作解决了单通道噪声问题
简介 磁法有多种应用,例如采矿勘探、未爆炸弹药 (UXO) 探测和考古学 (Nabighian 等人,2005)。概念始终相同:测量由于地面磁化不均匀性而导致的磁场横向变化。根据勘测目的,测量范围很广,从地面几平方米到高海拔的平方公里。通常,磁数据是使用标量磁强计利用光泵或质子进动原理获得的。它们给出场的总磁强度 (TMI) 的伪绝对值。但是,这种技术有一些局限性。基于进动(质子和 Overhauser)的磁强计坚固耐用且非常简单。它们的灵敏度约为 0.1 纳特斯拉 (nT),但采样率不能超过几赫兹,这对于高速测量或测量更高频率的时间变化可能会有问题。基于光泵浦的磁强计具有高灵敏度,通常低于 0.01 nT。采集率高达几十分之一赫兹,但它们比进动类型更复杂且更脆弱。无论如何,测量的 TMI 包括设备本身的磁效应,这对精确测量来说是一个问题。磁化设备越大,它应该安装在离磁强计越远的地方。因此,紧凑型设备的设计十分困难。我们通过使用磁通门矢量磁力仪克服了这些限制。
简介 磁法有多种应用,例如采矿勘探、未爆炸弹药 (UXO) 探测和考古学 (Nabighian 等人,2005)。概念始终相同:测量由于地面磁化不均匀性而导致的磁场横向变化。根据勘测目的,测量范围很广,从地面几平方米到高海拔的平方公里。通常,磁数据是使用光泵或质子进动原理的标量磁强计获得的。它们给出场的总磁强度 (TMI) 的伪绝对值。但是,这种技术有一些局限性。基于进动(质子和 Overhauser)的磁强计坚固耐用且非常简单。它们的灵敏度约为 0.1 纳特斯拉 (nT),但采样率不能超过几赫兹,这对于高速测量或测量更高频率的时间变化可能会有问题。基于光泵浦的磁强计具有高灵敏度,通常低于 0.01 nT。采集率高达几十分之一赫兹,但它们比进动类型更复杂且更脆弱。无论如何,测量的 TMI 包括设备本身的磁效应,这对精确测量来说是一个问题。磁化设备越大,它应该安装在离磁强计越远的地方。因此,紧凑型设备的设计十分困难。我们通过使用磁通门矢量磁力仪克服了这些限制。
5 实用直流 SQUID:配置和性能 171 5.1 简介 172 5.2 直流 SQUID 基本设计 175 5.2.1 非耦合 SQUID 175 5.2.2 耦合 SQUID 177 5.3 磁强计 186 5.3.1 概述 186 5.3.2 用于高空间分辨率的磁强计 187 5.3.3 用于高场分辨率的磁强计 188 5.4 梯度计 193 5.4.1 概述 193 5.4.2 薄膜平面梯度计 195 5.4.3 线绕轴向梯度计 198 5.5 1/ f 噪声和在环境场中的操作 200 5.5.1 关于 1/ f 噪声的一般说明 200 5.5.2 临界电流波动 200 5.5.3 热激活涡旋运动 201 5.5.4 涡旋的产生 203 5.5.5 降低涡旋运动产生的 1/ f 噪声 205 5.5.5.1 概述 205 5.5.5.2 涡旋钉扎 205 5.5.5.3 窄线宽器件结构 206 5.5.5.4 通量坝 207 5.6 其他性能下降效应 208 5.6.1 磁滞 208 5.6.2 射频干扰 209 5.6.3 温度波动和漂移 210
收稿日期:2003 年 11 月 28 日 / 接受日期:2003 年 12 月 12 日 / 发表日期:2003 年 12 月 18 日 摘要:本文介绍了我们实验室设计和实现的高精度磁通门磁传感器及其在军事和空间系统中的应用。在军事应用中,传感器用于地面未爆炸弹药定位系统,其中将介绍两个不同的项目。该传感器还用于实现捷克新科学卫星 MIMOSA 的精确磁通门磁强计。关键词:磁通门传感器、磁通门磁强计、军事系统、空间系统 ________________________________________________________________________________ 1.简介 虽然磁通门传感器不是最灵敏的磁传感器,但它们仍然是高灵敏度和高精度磁测量应用中最流行的传感器,例如地球磁场和行星际场的研究以及军事应用 [1]。它们之所以受欢迎,是因为它们具有高线性度、在相对较宽的温度范围内具有良好的稳定性,并且具有良好的抗交叉场效应和抗高磁场冲击能力 [2]。近几年来,AMR 和 GMR 磁传感器的灵敏度已达到与磁通门传感器相当的水平 [3],但它们的温度和长期不稳定性使它们仅适用于性能较低的应用 [4]。磁通门传感器大多在反馈配置下运行,因此它们的动态范围可以轻松达到 130 dB,线性误差小于 10 ppm。由此可以看出,传感器接口的正确设计和实际实现也非常重要。
以硝酸锌、硝酸铕和尿素为燃料,采用燃烧反应合成了浓度为0.05和0.10 mols的Eu掺杂ZnO半导体基质。为了分析铕浓度和烧结对ZnO结构、带隙、磁性和形貌的影响,将样品在1100°C下烧结30分钟,并通过X射线衍射、紫外和可见光谱、振动样品磁强计和扫描电子显微镜对烧结前后进行分析。从所得结果发现,形成了半导体相ZnO和第二相(Eu2O3)。观察到烧结前后样品的带隙值在半导体范围内,并且在室温下表现出铁磁性。关键词:稀磁半导体,燃烧反应,氧化锌,铕。
本论文致力于研究和开发适用于恶劣的太空环境的磁强计。由于在磁通门传感器领域已发表大量研究,因此本文仅涉及其中一小部分,主要关注具有各向异性磁阻 (AMR) 的传感器。主要目标是确定市售的现成组件 (COTS) 在辐射要求高且温度不稳定的环境中是否适用。与更广泛使用的磁通门相比,AMR 传感器的噪声高出 1 或 2 个数量级(分辨率/灵敏度较差),但在所有其他参数(尺寸、质量、功耗等)方面,它们要么相当,要么更好。最重要的是,对于通常在低地球轨道上运行的卫星(立方体卫星/小型卫星)部分,测量的磁场相对较强,不需要极高的灵敏度/低噪声,因此 AMR 传感器具有吸引力。