本實(shí)用新型涉及磁測(cè)領(lǐng)域中的一種光泵磁力儀，主要是一種同時(shí)實(shí)現(xiàn)標(biāo)量矢量測(cè)量的氦光泵磁力儀探頭。

背景技術(shù)：

氦光泵磁力儀主要是根據(jù)光泵作用和磁共振作用實(shí)現(xiàn)的。氦光泵磁力儀是測(cè)量磁場(chǎng)標(biāo)量的儀器，因其靈敏度高，性能穩(wěn)定，在礦產(chǎn)勘探、潛艇反潛、地球物理研究等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

在衛(wèi)星磁測(cè)中氦光泵磁力儀測(cè)量磁場(chǎng)的標(biāo)量，這個(gè)作為校準(zhǔn)矢量磁力儀數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。衛(wèi)星磁測(cè)主要目的是獲得磁場(chǎng)的矢量數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)比標(biāo)量數(shù)據(jù)在地球物理研究等應(yīng)用中具有更重要的作用，而且標(biāo)量數(shù)據(jù)可以由矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行合成。但是矢量磁力儀容易產(chǎn)生測(cè)量漂移，隨著測(cè)量時(shí)間的增長(zhǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)越來(lái)越不精確，這就需要光泵磁力儀進(jìn)行校準(zhǔn)。為了防止矢量磁力儀與氦光泵磁力儀產(chǎn)生干擾，它們之間通常有兩米左右的間隔距離，這樣就會(huì)產(chǎn)生校準(zhǔn)誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種實(shí)現(xiàn)標(biāo)量矢量同時(shí)測(cè)量的氦光泵磁力儀探頭，改變矢量磁力儀與標(biāo)量磁力儀分開(kāi)測(cè)量的傳統(tǒng)測(cè)量方式，能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)的標(biāo)量測(cè)量，還能實(shí)現(xiàn)矢量測(cè)量，并且矢量測(cè)量不影響標(biāo)量測(cè)量的精度，這可以大大擴(kuò)展氦光泵磁力儀的應(yīng)用范圍。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種實(shí)現(xiàn)標(biāo)量矢量同時(shí)測(cè)量的氦光泵磁力儀探頭，包括：

磁傳感器以及線(xiàn)圈總和，

所述磁傳感器包括在同一直線(xiàn)上依次設(shè)置在探頭殼體內(nèi)的啞鈴型氦燈、凹透鏡、偏振片、λ/4片、氦吸收室、凸透鏡、以及位于凸透鏡后方的光敏器件，所述氦燈發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凹透鏡變成平行光，經(jīng)過(guò)偏振片變成偏振光，經(jīng)過(guò)λ/4片變成線(xiàn)偏振光，由于光泵作用，氦吸收室內(nèi)的氦原子發(fā)生定向排列，光敏器件通過(guò)凸透鏡聚透過(guò)氦吸收室的光；

所述線(xiàn)圈總和包括位于氦吸收室的射頻線(xiàn)圈，所述通過(guò)亥姆霍茲線(xiàn)圈產(chǎn)生射頻場(chǎng)，使原子發(fā)生去取向作用；

所述線(xiàn)圈總和還包括以氦吸收室為中心坐標(biāo)，三個(gè)相互垂直的第一線(xiàn)圈、第二線(xiàn)圈、以及第三線(xiàn)圈。

進(jìn)一步地，采用三個(gè)電流源分別對(duì)第一線(xiàn)圈、第二線(xiàn)圈、以及第三線(xiàn)圈提供電流。

進(jìn)一步地，光敏器件為光電二極管。

進(jìn)一步地，電流源分別給第一線(xiàn)圈、第二線(xiàn)圈以及第三線(xiàn)圈通入8Hz、10Hz和12Hz的交流電。

進(jìn)一步地，所述第三線(xiàn)圈沿著探頭殼體的軸向纏繞在探頭殼體的側(cè)壁上，所述第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈沿著探頭殼體徑向纏繞。

進(jìn)一步地，設(shè)置一中間具有通孔的支架，探頭豎直放置于通孔內(nèi)，通孔內(nèi)沿著探頭四周纏繞第三線(xiàn)圈，在通孔橫截面上以氦吸收室為中心十字交叉的四個(gè)方向設(shè)置四個(gè)環(huán)形線(xiàn)圈兩兩相對(duì)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本實(shí)用新型提供的氦光泵磁力儀探頭通過(guò)三個(gè)互相垂直的線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁場(chǎng)的矢量和標(biāo)量的測(cè)量，改變了傳統(tǒng)氦光泵磁力儀只能測(cè)量標(biāo)量的模式，這將拓展氦光泵磁力儀的應(yīng)用領(lǐng)域，并可以簡(jiǎn)化野外勘探或者衛(wèi)星磁測(cè)等既需要矢量磁力儀又需要標(biāo)量磁力儀領(lǐng)域的磁場(chǎng)測(cè)量設(shè)計(jì)方案，這具有很高的實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氦光泵磁力儀探頭結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氦光泵磁力儀探頭結(jié)構(gòu)實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的氦光泵磁力儀探頭結(jié)構(gòu)實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，11為氦燈、12為凹透鏡、13為偏振片、14為λ/4片、15為氦吸收室、16為射頻線(xiàn)圈、17為凸透鏡、18為光敏器件，19為第一線(xiàn)圈、110為第二線(xiàn)圈、111為第三線(xiàn)圈。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參見(jiàn)圖1，實(shí)現(xiàn)標(biāo)量矢量同時(shí)測(cè)量的氦光泵磁力儀探頭，包括：

磁傳感器以及線(xiàn)圈總和，磁傳感器包括在同一直線(xiàn)上依次設(shè)置在探頭殼體內(nèi)的啞鈴型氦燈11、凹透鏡12、偏振片13、λ/4片14、氦吸收室15、凸透鏡17，以及位于凸透鏡17后方的光敏器件18，氦燈11發(fā)出的光經(jīng)過(guò)凹透鏡12變成平行光，經(jīng)過(guò)偏振片13變成偏振光，經(jīng)過(guò)λ/4片14變成線(xiàn)偏振光處理后滿(mǎn)足原子躍遷的選擇定則，由于光泵作用，氦吸收室15內(nèi)的氦原子發(fā)生定向排列，位于氦吸收室的射頻線(xiàn)圈16，通過(guò)亥姆霍茲線(xiàn)圈產(chǎn)生射頻場(chǎng)，使原子發(fā)生去取向作用；射頻線(xiàn)圈16施加射頻場(chǎng)，當(dāng)射頻頻率等于拉莫爾頻率時(shí)，透過(guò)氦吸收室15的光強(qiáng)最弱，此時(shí)通過(guò)在光敏器件18獲得的光強(qiáng)強(qiáng)度就可以得到射頻頻率，通過(guò)對(duì)射頻頻率的計(jì)算就可以得到磁場(chǎng)的標(biāo)量值。光敏器件為光電二極管。

線(xiàn)圈總和還包括以吸收室為中心坐標(biāo)，三個(gè)相互垂直的第一線(xiàn)圈19、第二線(xiàn)圈110、以及第三線(xiàn)圈111。通過(guò)泰克電流源6221分別給線(xiàn)圈通入8Hz、10Hz和12Hz的交流電，使其產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度為70nT的磁場(chǎng)，三個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的頻率分別為8Hz、10Hz和12Hz。這時(shí)氦光泵磁力儀探頭測(cè)量的數(shù)值為三個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)的合成磁場(chǎng)。對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，通過(guò)公式計(jì)算出地磁場(chǎng)在x軸，y軸和z軸上的分量。

實(shí)施例1

參見(jiàn)圖2，將線(xiàn)圈直接纏繞在探頭殼體上，通過(guò)給線(xiàn)圈施加電流，在吸收室疊加三個(gè)相互垂直的磁場(chǎng)，此種形式與圖1在施加電流和數(shù)據(jù)處理上是完全相同的，從而實(shí)現(xiàn)矢量標(biāo)量的測(cè)量。具體地參見(jiàn)圖2，第三線(xiàn)圈111沿著探頭殼體的軸向纏繞在探頭殼體的側(cè)壁上，第一線(xiàn)圈19與第二線(xiàn)圈110沿著探頭殼體徑向纏繞，形成垂直結(jié)構(gòu)。采用此結(jié)構(gòu)第三線(xiàn)圈形成環(huán)形結(jié)構(gòu)，而第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈形成的是長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)，通電流后，形成的磁場(chǎng)方向相互垂直。

實(shí)施例2

參見(jiàn)圖3，與實(shí)施例1的不同之處在于，此時(shí)水平軸(x軸和y軸)上的第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈是單獨(dú)制作，與探頭分離的，z軸的第三線(xiàn)圈仍直接纏繞在探頭外殼。此種形式與在施加電流和數(shù)據(jù)處理上是完全相同的。這樣便實(shí)現(xiàn)了氦光泵磁力儀對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行適量標(biāo)量的同時(shí)測(cè)量。進(jìn)一步的為了固定第一線(xiàn)圈與第二線(xiàn)圈，設(shè)置一中間具有通孔的支架41，探頭豎直放置于通孔內(nèi)，通孔內(nèi)沿著通孔四周纏繞第三線(xiàn)圈111，在通孔橫截面上以氦吸收室為中心十字交叉的四個(gè)方向作為水平軸(x軸和y軸)設(shè)置四個(gè)環(huán)形線(xiàn)圈(110、19)兩兩相對(duì)。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。