超导量子干涉器磁传感系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种超导量子干涉器磁传感系统，包括：包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与外部磁通的变化相对应的第一感应信号；与第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号；信号补偿处理单元，用于根据第一感应信号和第二感应信号各自所反映的磁通之差，来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通，并根据所得到的各相对磁通来补偿第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的第一感应信号予以输出。以实现本实用新型在长时间里能够连续测得高精度的感应信号。
【专利说明】超导量子干涉器磁传感系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种磁传感系统，特别是涉及一种超导量子干涉器磁传感系统。【背景技术】
[0002]米用超导量子干涉器件(SuperconductingQuantum Interference Device,以下简称SQUID)的传感器是目前已知的最灵敏、高分辨率的磁传感器。其最低可探测磁场强度达到飞特(10-15特斯拉)量级。广泛应用于心磁、脑磁、极低场核磁共振等微弱磁信号探测和科学研究中。
[0003]直流超导量子干涉器件(简称dc SQUID)采用两个并联的约瑟夫森结并联构成超导环，将结的两端引出形成一个两端子元件，以下所涉及的SQUID都指直流超导量子干涉器件。给SQUID两端加载一定的偏置电流，SQUID两端电压具有随外部感应磁通大小而变化的磁敏特性。典型的SQUID磁通电压传输特性曲线是周期非线性的，以一个磁通量子Φ。的磁通(2.07X10—15韦伯)为周期。具有很大的磁通感应范围，文献报道其磁通测量范围可达8X104个Φ。以上。
[0004]然而，上述SQUID周期性非线性的磁通电压传输特性曲线，不具有单值函数特性。即无法通过根据SQUID电压输出大小，获知实际感应磁通的大小。因此无法将SQUID器件直接用作磁传感器。
[0005]目前SQUID磁传感器是通过一种称为磁通锁定环路(flux-locked loop,简称FLL)的读出电路来实现磁通电压的线性转换，构建线性磁传感器。采用FLL的磁传感器受读出电路输出电压的限制(通常为+-ι?ν)其量程是有限的。同时由于环路工作时会发生不可预知的工作零点跳变而失锁，造成测量中断，信号输出不连续。因此采用FLL的SQUID传感器无法发挥SQUID器件大量程的性能，且易发生失锁，造成测量中断，锁定一次工作零点只能测量IOOms-1s时长内的磁通变化。这是由于常规SQUID传感器锁定一次的工作时间要根据外部环境磁场干扰情况而定，有的能工作几分钟到几个小时，它是在受到外部如电力装置、手机等电磁场发生装置的干扰，造成失锁。这种干扰具有一定的随机性。因此这里主要说明基于FLL的SQUID磁传感器易受干扰，且重新锁定后不能回复到原先的工作零点，无法实现测量的连续性。因此，现有的SQUID磁传感器不适用长时间连续工作的系统。因此限制了 SQUID的应用。
[0006]由于SQUID磁传感器的高精度和高反应速度，越来越多的场合，如地磁测量等领域开始使用SQUID磁传感器。但由于其无法长时间测量，使得SQUID磁传感器在这些领域中的应用受到极大的 限制。如何发挥SQUID器件的特点并能长时间(如I天甚至一个月以上)的测量外部磁通，避免传统SQUID磁传感器工作零点跳变造成测量不连续，是本领域技术人员所要解决的问题。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种超导量子干涉器磁传感系统，用于解决现有技术中的SQUID磁传感器无法长时间、无需在锁定工作零点所在量程区间内测量外部磁通的问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种超导量子干涉器磁传感系统，包括:包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与所述外部磁通的变化相对应的第一感应信号；与所述第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号；与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的信号补偿处理单元，用于利用预设的磁场磁通转换系数来分别确定所述第一感应信号和所述第二感应信号各自所反映的磁通，并计算两磁通之差，根据所得到的差值来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通量子数量，以及根据所得到的各相对磁通数量来补偿所述第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的连续的第一感应信号予以输出。
[0009]优选地，所述第二磁传感器包括:第二超导量子干涉器件；与所述第二超导量子干涉器件相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件的欠反馈电路，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件，使得所述第二超导量子干涉器件经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点；与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的信号处理单元，用于根据所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号中各跳变沿的方向来确定各所述磁通量子变化周期的数字波形信号的幅值并生成所述数字波形信号，以将所述幅值作为磁通量子的整数倍计数，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形进行叠加，以得到反映所述外部磁通在连续的磁通量子的整数倍变化期间的感应信号。
[0010]优选地，所述欠反馈电路包括:放大单元，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按照预设比例予以放大；依次与所述第二超导量子干涉器件相连的反馈电阻和反馈电感。
[0011]优选地，所述放大单元为与所述第二超导量子干涉器件相连的比例放大器；则所述反馈电阻与所述比例放大器的输出端连接，所述反馈电感与所述反馈电阻相连且所述第
二超导量子干涉器件互感。
[0012]优选地，所述第二超导量子干涉器件通过所述比例放大器的输出端输出经欠反馈后的感应信号。
[0013]优选地，所述放大单元包括:与所述第二超导量子干涉器件互感连接的磁通放大回路，所述磁通放大回路包括:与所述第二超导量子干涉器件互感的电感La、与所述反馈电感互感且与电感La串联的第三超导量子干涉器件、与所述第三超导量子干涉器件和电感La并联的电阻Rb22,以及与所述第三超导量子干涉器件互感的直流磁通调节回路；则所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件相连，所述反馈电感与所述反馈电阻相连；所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件的连接端还与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连。
[0014]优选地，所述信号处理单元包括:与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的计数波形生成器，用于按照所接收的感应信号的周期和所述感应信号的跳变沿的方向生成数字波形信号，其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子；与所述计数波形生成器和所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的合成器，用于将矫正后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到对应于所述外部磁通的跨多个磁通量子变化周期的感应信号。
[0015]优选地，所述超导量子干涉器磁传感器还包括:向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路。
[0016]优选地，所述超导量子干涉器磁传感器还包括:向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路，以及向所述第一超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第二偏置电路。
[0017]优选地，所述信号补偿处理单元包括:与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的减法处理模块，用于以所述第一超导量子干涉器件的磁场磁通转换系数为基准，将所接收的第一感应信号和第二感应信号分别转换成第一磁通和第二磁通，并将所述第二磁通与第一磁通做减法运算，以得到并输出各磁通量程范围内的磁通；与所述减法处理模块相连的差额磁通量子数计算模块，用于计算所述减法处理模块所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以预设的磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额；与所述差额磁通量子数计算模块相连的补偿模块，用于根据各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，将所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，以得到对应所述外部磁通的连续变化的第一感应信号。
[0018]如上所述，本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统，具有以下有益效果:利用较低精度且能够长时间感应连续磁通变化的第二磁传感器来提供第二感应信号，利用高精度但无法长时间感应连续磁通变化的包含超导量子干涉器件的第一磁传感器来提供第一感应信号，再利用第二感应信号和第一感应信号的差值来对第一感应信号中不连续部分(即失锁期间)进行补偿估算，能够将高精度的第一感应信号由不连续信号转换成连续信号，进而实现超导量子干涉器件在多个小时甚至更久的时间里连续测量高精度的感应信号，为后续数据分析采集精准的磁信号的数据资料。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统的结构示意图。
[0020]图2显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在一个磁通量子变化周期中第二超导量子干涉器件在欠反馈电路的反馈前后输出的感应信号波形示意图。
[0021]图3显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在连续跨越两个磁通量子变化周期内所述欠反馈电路所输出的感应信号波形示意图。
[0022]图4显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器的一种优选方式的结构示意图。
[0023]图5显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器的又一种优选方式的结构示意图。[0024]图6显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器中信号处理单元的一种优选方式的结构示意图。
[0025]图7显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在连续跨越两个磁通量子变化周期内所述信号处理单元中整型滤波器、计数波形生成器和合成器各自所输出的感应信号波形示意图。
[0026]图8显示为本实用新型的超导量子干涉器磁传感系统中的信号补偿处理单元的一种优选方案的结构不意图。
[0027]元件标号说明
[0028]1超导量子干涉器磁传感系统
[0029]11第二磁传感器
[0030]111第二超导量子干涉器件
[0031]112欠反馈电路
[0032]1121比例放大器
[0033]1121’磁通回路放大器
[0034]1122、1122’ 反馈电阻
[0035]1123、1123’ 反馈电感
[0036]1124直流磁通调节回路
[0037]1125第三超导量子干涉器件
[0038]113信号处理单元
[0039]1131计数波形生成器
[0040]1132模数转换器
[0041]1133合成器
[0042]114第一偏置电路
[0043]115第二偏置电路
[0044]12第一磁传感器
[0045]121第一超导量子干涉器件
[0046]13信号补偿处理单元
[0047]131减法处理模块
[0048]132差额磁通量子数计算模块
[0049]133补偿模块
【具体实施方式】
[0050]以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0051]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0052]请参阅图1，本实用新型提供一种超导量子干涉器磁传感系统。所述超导量子干涉器磁传感系统能够高精度的感应外部环境的磁通在连续跨过多个磁通量子变化周期的磁场信号，并将所感应的磁场信号转换为感应信号。本实用新型所述的超导量子干涉器磁传感系统所输出的感应信号的精度接近超导量子干涉器件的精度。
[0053]所述超导量子干涉器磁传感系统I包括:第一磁传感器12、第二磁传感器11和信号补偿处理单元13。
[0054]所述第一磁传感器12包含第一超导量子干涉器件121，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件121的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与所述外部磁通的变化相对应的第一感应信号。
[0055]其中，由于超导量子干涉器件是非线性的磁通电压转化器件，需要借助磁通锁定环路(即读出电路)来实现磁通电压的线性转化，所述读出电路由前置放大器，积分器，反馈电阻和反馈线圈构成，形成一个磁通负反馈闭环，在闭环工作的情况下，反馈端的电压与SQUID检测到的磁通成正比，用该电压即可测量超导量子干涉器件检测到的磁通信号。
[0056]由于超导量子干涉器件传输特性，所述读出电路包含多个工作点。由于受到各种干扰，读出电路在工作中会发生工作点跳跃。因此，所述读出电路需要能够及时的锁定到新的工作点。久而久之，工作点经过几次跳跃，使得所述读出电路的输出电压接近溢出(超过+-1OV电压)，即超出了一个磁通量程范围，而无法稳定工作。
[0057]本实施例中，所述第一磁传感器12还包括:与所述第一超导量子干涉器件121相连的读出电路。
[0058]所述读出电路包括:与所述第一超导量子干涉器件121相连的前置放大器，与所述前置放大器相连且与所述第一超导量子干涉器件121互感的积分反馈子电路，以及与所述积分反馈子电路相连的复位子电路(均未予图示)。
[0059]其中，所述前置放大器优选为一比例放大器。
[0060]所述积分反馈子电路包括:积分器，反馈电阻和反馈线圈(均未予图示)。所述积分反馈子电路一方面在一个磁通量程范围内实时锁定所述第一超导量子干涉器件121的各工作点，并将所述前置放大器所输出的感应信号进行积分处理，另一方面将所述前置放大器所输出的感应信号全部负反馈至所述第一超导量子干涉器件121，如此，所述积分反馈子电路所输出的第一感应信号具有单值特性。
[0061]所述复位子电路用于在所述第一磁传感器12失锁时对所述积分反馈子电路进行复位，并重新锁定所述积分反馈子电路的工作点。其中，所述第一磁传感器12失锁是指所述第一磁传感器12中的储能器件在达到工作量程时，因接近溢出而无法正常回到正常的工作状态，造成失锁。
[0062]具体地，所述复位子电路在监测到自身所处的所述第一磁传感器12处于溢出边缘时，对所述积分反馈子电路、第一超导量子干涉器件121中的储能元件进行复位，以令所述积分反馈子电路能够重新锁定新的工作点。其中，在复位期间，所述第一磁传感器12并不能输出或者不能连续输出感应信号，因此，所述第一磁传感器12所输出的第一感应信号为间断的。[0063]所述复位子电路包括:与所述积分反馈子电路中的电容并联的受控开关Kl、与所述第一磁传感器12的输出端相连的受控开关K2、与所述第一超导量子干涉器件121相连的受控开关K3，以及控制各受控开关K1、K2、K3按时序开闭的控制器件等。
[0064]所述第二磁传感器11用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号。
[0065]具体地，所述第二磁传感器11可以是处于常温环境的、能够长时间感应外部磁通环境中磁通连续变化的磁传感器。
[0066]由于处于常温环境的磁传感器所输出的连续的第二感应信号的精度过低，无法很好的反映出超导量子干涉器件的高精度、反应快的优势。如图4、5所示，所述第二磁传感器11优选地包含第二超导量子干涉器件111，所述第二磁传感器11基于欠反馈感应将所述第二超导量子干涉器件111所输出的具有周期多值特性的感应信号转换成与所述外部磁通变化相对应的第二感应信号。
[0067]其中，所述第二超导量子干涉器件111与所述第一超导量子干涉器件121处于同一外部磁通环境且处于同一方位。所述第二超导量子干涉器件111在一个磁通量子变化周期内输出的具有周期多值特性的感应信号。例如，所述第二超导量子干涉器件111在一个磁通量子变化周期内所输出的感应信号的波形类似于正弦波。
[0068]其中，所述第二超导量子干涉器件111的磁通磁场转换比小于等于所述第一超导量子干涉器件121的磁通磁场转换比。优选地，二者的磁通磁场转换比相同。
[0069]具体地，所述外部磁通以一个磁通量子(2.07X 10_15韦伯)的整数倍划分多个磁通量子变化周期，所述第二磁传感器11利用欠反馈感应技术将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号欠反馈回所述第二超导量子干涉器件111，使得反馈后所输出的感应信号由相对工作零点具有周期多值特性转变为相对工作零点具有周期单值特性，再根据每个磁通量子变化周期内感应信号相对工作零点的变化方向来生成与所述外部磁通变化相对应的第二感应信号。其中，所述工作零点为各磁通量子变化周期起始和结束时感应信号的电压值。
[0070]本实施例中，所述第二磁传感器11还包括:欠反馈电路112及信号处理单元113。
[0071]所述欠反馈电路112与所述第二超导量子干涉器件111相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，用于将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，使得所述第二超导量子干涉器件111经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点。
[0072]具体地，本实用新型根据超导量子干涉器件在一个磁通量子变化周期内是周期信号的原理，由所述欠反馈电路112将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号进行放大并负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，使得反馈至所述第二超导量子干涉器件111的磁通在每个磁通量子变化周期逐步并最终对等的抵消相应磁通量子变化周期结束时的磁通，如此，所述第二超导量子干涉器件111感应外界磁通和负反馈的磁通后所输出的感应信号呈现单值电压上升/下降的周期特性，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、且所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点。其中，所述工作零点可以是某一电压值，该电压值经过偏移电压电路的调节处理可调节到Ον。
[0073]优选地，以图2中工作零点(即图2中电压为Nofs所对应的I1U1点)为起点，当外部感应磁通正好为工作零点对应的磁通量为基准。当外部磁通从工作零点向右增大，
增加的外部输入磁通量为Φ= β所述第二超导量子干涉器件111输出随着磁通量增大而增大，同时欠反馈电路112产生负反馈磁通，阻尼所述第二超导量子干涉器件111实际
感应磁通Φ=的增大速度。当外部磁通增大到一个磁通量子Otl时，所述第二超导量子干涉器件111所输出的电压达到正的最大值；外部磁通再增大，所述第二超导量子干涉器件111输出电压通过反馈回路产生的磁通不再能维持抵消外磁通的能力，自动发生工作零点跳跃，由于外部磁通变化量正好为一个磁通量子，因此跳跃后进入下一个工作零点，所述第二超导量子干涉器件111输出回归至所述工作零点。
[0074]反之,外部磁通从工作零点开始减小。磁通量向左减小，减小的外部输入磁通量为 所述第二超导量子干涉器件111输出V;随着磁通量减小而减小，同时所述欠反馈电
路112产生负反馈磁通.阻尼所述第二超导量子干涉器件111实际感应磁通Φ:的减
小。当外部磁通减小达到一个磁通量子，同时所述第二超导量子干涉器件111所输出的电压达到负的最大值；当外部磁通再减小，所述第二超导量子干涉器件111输出电压产生的负反馈磁通不足以抵消外磁通的增大，负反馈不能达到平衡，则将发送工作零点跳跃。由于外部磁通变化量正好为一个磁通量子，因此跳跃后进入下一个工作零点，所述第二超导量子干涉器件111输出回归至工作零点。
[0075]由上述分析课件，从工作零点出发，磁通增大到一个磁通量子时，将发生工作零点跳跃，满足临界条件:
【权利要求】
1.一种超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，包括: 包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与所述外部磁通的变化相对应的第一感应信号； 与所述第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号； 与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的信号补偿处理单元，用于利用预设的磁场磁通转换系数来分别确定所述第一感应信号和所述第二感应信号各自所反映的磁通，并计算两磁通之差，根据所得到的差值来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通量子数量，以及根据所得到的各相对磁通数量来补偿所述第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的连续的第一感应信号予以输出。
2.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述第二磁传感器包括: 第二超导量子干涉器件； 与所述第二超导量子干涉器件相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件的欠反馈电路，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件，使得所述第二超导量子干涉器件经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零占.与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的信号处理单元，用于根据所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号中各跳变沿的方向来确定各所述磁通量子变化周期的数字波形信号的幅值并生成所述数字波形信号，以将所述幅值作为磁通量子的整数倍计数，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形进行叠加，以得到反映所述外部磁通在连续的磁通量子的整数倍变化期间的感应信号。
3.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述欠反馈电路包括: 放大单元，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按照预设比例予以放大； 依次与所述第二超导量子干涉器件相连的反馈电阻和反馈电感。
4.根据权利要求3所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述放大单元为与所述第二超导量子干涉器件相连的比例放大器； 则所述反馈电阻与所述比例放大器的输出端连接，所述反馈电感与所述反馈电阻相连且所述第二超导量子干涉器件互感。
5.根据权利要求4所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述第二超导量子干涉器件通过所述比例放大器的输出端输出经欠反馈后的感应信号。
6.根据权利要求3所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述放大单元包括:与所述第二超导量子干涉器件互感连接的磁通放大回路，所述磁通放大回路包括--与所述第二超导量子干涉器件互感的电感La、与所述反馈电感互感且与电感La串联的第三超导量子干涉器件、与所述第三超导量子干涉器件和电感La并联的电阻Rb22,以及与所述第三超导量子干涉器件互感的直流磁通调节回路； 则所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件相连，所述反馈电感与所述反馈电阻相连； 所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件的连接端还与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连。
7.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述信号处理单元包括: 与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的模数转换器； 与所述模数转换器连接的计数波形生成器，用于按照所述第二超导量子干涉器件所感应的数字化后的感应信号的周期和所述感应信号的跳变沿的方向生成数字波形信号，其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子； 与所述计数波形生成器和模数转换器相连的合成器，用于将数字化后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到对应于所述外部磁通的跨多个磁通量子变化周期的感应信号。
8.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述超导量子干涉器磁传感器还包括:向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路。
9.根据权利要求6所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述超导量子干涉器磁传感器还包括:向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路，以及向所述第一超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第二偏置电路。
10.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述信号补偿处理单元包括: 与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的减法处理模块，用于以所述第一超导量子干涉器件的磁场磁通转换系数为基准，将所接收的第一感应信号和第二感应信号分别转换成第一磁通和第二磁通，并将所述第二磁通与第一磁通做减法运算，以得到并输出各磁通量程范围内的磁通； 与所述减法处理模块相连的差额磁通量子数计算模块，用于计算所述减法处理模块所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以预设的磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额； 与所述差额磁通量子数计算模块相连的补偿模块，用于根据各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，将所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，以得到对应所述外部磁通的连续变化的第一感应信号。
【文档编号】G01R33/035GK203720339SQ201420091512
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】王永良, 徐小峰, 孔祥燕, 谢晓明 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所