航空超导全张量磁梯度仪的串扰研究

航空超导全张量磁梯度仪是使用飞行平台搭载的磁法测量设备,因其磁场灵敏度高、采集信息丰富、体积小等特点,被认为是第三代航磁探测的发展方向.本文构建了六棱锥构型的全张量梯度模块,由一个三轴超导量子干涉器(SQUID)磁强计和6个低温超导平面一阶SQUID梯度计组成.测试结果表明,在该多通道系统中,SQUID之间的串扰明显,对测量结果造成影响.本文对该超导全张量磁梯度仪的串扰进行了分析,并测量了串扰数据.分析了影响串扰的因素后,通过增加SQUID间的间距和改变接线方式等措施,对全张量模块结构进行了优化.实验结果表明,新构型模块对串扰改善在一个数量级以上,极大地提高了超导全张量磁梯度仪的精度和实用性.     

低温超导全张量磁梯度计不平衡度补偿研究

超导全张量磁梯度仪因其信息量丰富、磁场灵敏度高、体积小等特点,被认为是第三代航磁探测的发展方向.全张量梯度仪可由多个不共面的平面一阶超导量子干涉器件(SQUID)梯度计构成.目前,采用微纳加工工艺制备的超导平面梯度计能获得最好的平衡度,其共模抑制比可达103~104,但仍然不能满足运动条件下的应用需求.在实际应用中,可采用三轴SQUID磁强计对梯度计进行补偿,达到抑制运动噪声的目的.本文基于最小二乘(LMS)自适应滤波算法,通过数值仿真分析了平面梯度计的不平衡度、环境磁场大小以及环境剩余磁梯度对补偿效果的影响.同时,我们构建了六棱锥构型的全张量超导梯度仪,并采用三轴磁强计作为补偿通道,在野外均匀地球磁场下进行了测试.结果表明,该补偿方法能够大幅减小均匀磁场下的梯度计的不平衡输出,可以将梯度值补偿约2个数量级,极大提高了超导全张量磁梯度仪在运动状态下的实用性.     

磁电阻/超导复合式磁传感器:原理及发展

弱磁探测在科研、工业生产以及日常生活中已起到越来越重要的作用。近年来,利用超导技术与磁电阻传感器相结合,人们研制成功一种新型的磁电阻材料/超导复合式磁传感器,其探测精度有望达到f T量级,并在弱磁探测领域具有大规模应用的潜力。文章介绍了该类磁传感器的结构及工作原理,并根据磁电阻材料的不同,分别对巨磁电阻(GMR)和由作者所在实验室制备的隧道磁电阻(TMR)/超导复合式磁传感器的发展及应用进行了说明。     

超导磁分离技术的应用研究

首先介绍超导磁分离技术的基本原理、磁选设备的发展概况,其次重点阐述超导磁分离技术在高岭土提纯、矿石选矿、燃煤脱硫、污水处理等领域的应用情况,分析超导磁分离技术应用在上述领域的独特优势,最后展望超导磁分离技术的应用趋势。     

高温超导技术在微磁传感器中的应用与发展

磁传感器在诸多领域有着广泛的应用,而随着高温超导技术的快速发展,将高温超导材料应用于磁信号测量成为超导材料应用的一个重要领域。文章探讨了高温超导材料在微弱磁场测量方面的主要应用,介绍了三种在微弱磁场测量方面能达到或有希望达到f T量级的传感器。其中包括:基于约瑟夫森结效应的超导量子干涉器(SQUID),基于超导零电阻效应的巨磁电阻(GMR)磁传感器和由文章作者所在的实验室提出的巨磁阻抗(GMI)/超导复合磁传感器。文章重点介绍了GMI/超导复合磁传感器,并对此传感器在结构和应用方面的最新进展进行了说明。     

含超导磁储能装置的电力系统关键技术研究

超导磁储能系统(SMES)因其响应速度快,能够灵活地对有功、无功功率进行独立控制等特点,在电力系统中具有良好的应用前景。简要介绍了超导磁储能装置的应用现状;从装置及系统两个层面分析了SMES应用的关键技术问题;结合新能源发电及新型用电负荷探讨了SMES未来的应用场景。     

超导磁储能系统性能检测方法研究

目前,我国已有多台超导磁储能系统样机研制成功并通过了实验验证,考虑到超导磁储能系统与系统联网后对系统稳定性和安全性产生的影响,对其试验、检测方法及其主要设备进行研究是十分必要的。从超导磁储能系统的电磁特性出发,对超导磁体、变流器和功率调节特性这三个方面总结了超导磁储能系统的试验、检测项目,重点介绍了超导磁体的特性试验,并归纳了超导磁储能系统的试验方法及其主要设备。     

航磁姿态数据收录系统设计

随着计算机的发展,航空磁法测量的磁补偿方式已从手动补偿转变为自动补偿方式,其磁补偿干扰系数的计算,也在补偿标定飞行中自动完成,磁补偿系数的准确程度是由标定飞行所完成动作(摇摆、俯仰、偏航)的准确性来决定,因而对飞机姿态角度的数据记录和显示,可以为航磁补偿质量的评价提供一种依据,还可以在测区做业的数据处理中,检查航磁探头在测区中工作角度的变化,排除航磁探头进入到死区内的干扰数据;因此在航空物探测量中对飞行姿态数据的采集是很有必要的,该软件应用C++Builder编译系统,实现了在航空磁法测量中对航磁数据、GPS数据、飞行姿态动作数据的实时采集、记录和显示,也为补偿软件的开发提供飞行姿态数据的支持。     

超导磁梯度张量探头结构优化方法研究

针对传统超导磁梯度张量探头中多个磁梯度计间的噪声互扰会降低系统灵敏度的问题，本文提出了一种基于二维傅里叶变换的磁梯度张量探头结构优化方法。通过二维傅里叶变换及逆变换将磁场矢量Z分量沿着Z轴方向的二阶空间导数B_zzz转换为磁场矢量的3个分量以及一阶磁梯度张量的5个独立元素，把通常至少需要6个SQUID一阶平面磁梯度计的探头结构简化为只需要1个二阶SQUID磁梯度计的探头结构，消除了磁梯度计之间的噪声干扰，系统灵敏度提高了1个数量级。实验结果表明该探头具有良好的探测能力，证明了这种优化方法的可行性。     

超导转子磁悬浮结构磁耦合特性及承载能力分析

高速旋转的超导转子可用作高精度角速度传感器,其转子结构的质量偏心和球面误差是限制其精度提升的关键因素,转子结构越复杂,其制作和装配过程造成的质量偏心和球面误差就越大,则其测量角速度的精度越低.基于此介绍了一种转子结构简单的超导转子磁悬浮结构,并通过有限元方法对其磁悬浮结构的磁耦合特性进行研究,分析其对超导转子磁支承力的影响.然后基于磁路原理对磁支承结构的磁路建模,提出了一种对超导转子磁支承结构承载能力分析的方法,并设计出一种优化超导转子磁支承结构承载能力的方案.研究结果为超导转子磁悬浮系统的结构设计和优化,及其承载能力的分析和优化提供参考.