超导加速度计磁串扰交叉耦合效应研究

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10-3μWb/A量级，而外侧壁线圈在10-4μWb/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。

目录

声明

1绪论

1.1课题研究背景

1.2引入到探测线圈的串扰磁通分析

1.3串扰磁通对超导重力仪器的影响分析

1.4课题目标与内容

2实验方案设计

2.1实验测量系统及原理

2.2串扰磁通测量分辨率分析

2.3本章小结

3实验装置设计与搭建

3.1低温实验探头的总体框架

3.2零部件设计与制作

3.3低温探头装置组装

3.4调制信号线路设计

3.5实验装置电磁干扰抑制

3.6本章小结

4磁串扰交叉耦合实验测量与影响分析

4.1电流标定实验

4.2单侧壁线圈磁串扰交叉耦合关系测量

4.3成对线圈电流加载方式对磁串扰交叉耦合的影响研究

4.4磁串扰交叉耦合对超导重力仪器的影响分析

4.5本章小结

5总结与展望

致谢

参考文献