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超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法。所述磁傳感器包括：超導(dǎo)量子干涉器件；回滯反饋處理單元，用于將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性；與回滯反饋處理單元相連的磁通鎖定單元，用于將回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至超導(dǎo)量子干涉器件，以輸出反饋后的電信號(hào)；與回滯反饋處理單元相連的信號(hào)識(shí)別單元，用于根據(jù)回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期特性來(lái)生成并輸出用于識(shí)別磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)。本發(fā)明利用回滯技術(shù)來(lái)改變超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電信號(hào)的周期特性，同時(shí)，得到具有高精度和線性度的感應(yīng)電信號(hào)。
【專利說(shuō)明】超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種傳感器技術(shù)，特別是涉及一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法。

【背景技術(shù)】
[0002]米用超導(dǎo)量子干涉器件(SuperconductingQuantum Interference Device,以下簡(jiǎn)稱SQUID)的傳感器是目前已知的最靈敏、高分辨率的磁傳感器。其最低可探測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到飛特(10-15特斯拉)量級(jí)。廣泛應(yīng)用于心磁、腦磁、極低場(chǎng)核磁共振等微弱磁信號(hào)探測(cè)和科學(xué)研究中。
[0003]直流超導(dǎo)量子干涉器件(簡(jiǎn)稱dc SQUID)采用兩個(gè)并聯(lián)的約瑟夫森結(jié)并聯(lián)構(gòu)成超導(dǎo)環(huán)，將結(jié)的兩端引出形成一個(gè)兩端子元件，以下所涉及的SQUID都指直流超導(dǎo)量子干涉器件。給SQUID兩端加載一定的偏置電流，SQUID兩端電壓具有隨外部感應(yīng)磁通大小而變化的磁敏特性。典型的SQUID磁通電壓傳輸特性曲線是周期非線性的，以一個(gè)磁通量子Φ。的磁通(2.07X10-15韋伯)為周期。具有很大的磁通感應(yīng)范圍，文獻(xiàn)報(bào)道其磁通測(cè)量范圍可達(dá)8X 14個(gè)Φ。以上。
[0004]然而，上述SQUID周期性非線性的磁通電壓傳輸特性曲線，不具有單值函數(shù)特性。即無(wú)法通過(guò)根據(jù)SQUID電壓輸出大小，獲知實(shí)際感應(yīng)磁通的大小。因此無(wú)法將SQUID器件直接用作磁傳感器。
[0005]目前SQUID磁傳感器是通過(guò)一種稱為磁通鎖定環(huán)路(flux-locked loop,簡(jiǎn)稱FLL)的讀出電路來(lái)實(shí)現(xiàn)磁通電壓的線性轉(zhuǎn)換，構(gòu)建線性磁傳感器。采用FLL的磁傳感器受讀出電路輸出電壓的限制(通常為+-10V)其量程是有限的。同時(shí)由于環(huán)路工作時(shí)會(huì)發(fā)生不可預(yù)知的工作零點(diǎn)跳變而失鎖，造成測(cè)量中斷，信號(hào)輸出不連續(xù)。因此采用FLL的SQUID傳感器無(wú)法發(fā)揮SQUID器件大量程的性能，且易發(fā)生失鎖，造成測(cè)量中斷，鎖定一次工作零點(diǎn)只能測(cè)量10ms-1s時(shí)長(zhǎng)內(nèi)的磁通變化。
[0006]然而現(xiàn)有的能夠連續(xù)測(cè)量磁通在多個(gè)磁通量子變化周期之間變化的傳感器的精度又不能滿足某些特殊場(chǎng)合。因此，需要對(duì)現(xiàn)有的磁傳感器進(jìn)行改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的SQUID磁傳感器在連續(xù)測(cè)量多個(gè)磁通量子變化周期時(shí)，無(wú)法確定每次鎖定工作零點(diǎn)后的電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的磁通量的問(wèn)題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其包括:將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性；將所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以輸出反饋后的電信號(hào)，并根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的周期生成用于識(shí)別經(jīng)所述積分反饋處理所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)。
[0009]優(yōu)選地，將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式包括:將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以便輸出具有周期單調(diào)特性的電信號(hào)。
[0010]優(yōu)選地，將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式包括:將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)；將所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，以便輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
[0011 ] 優(yōu)選地，根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的周期生成用于識(shí)別經(jīng)所述積分反饋處理所輸出的電信號(hào)的周期的方式包括:根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的跳變沿方向和周期生成尖銳的識(shí)別電信號(hào)。
[0012]優(yōu)選地，所述識(shí)別電信號(hào)包括:三角波形電信號(hào)、或脈沖電信號(hào)。
[0013]基于上述目的，本發(fā)明還提供一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，包括:超導(dǎo)量子干涉器件；回滯反饋處理單元，用于將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性；與所述回滯反饋處理單元相連的磁通鎖定單元，用于將所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以輸出反饋后的電信號(hào)；與所述回滯反饋處理單元相連的信號(hào)識(shí)別單元，用于根據(jù)所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期特性來(lái)生成用于識(shí)別所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)，以便后續(xù)處理單元按照所述磁通鎖定單元和信號(hào)識(shí)別單元各自所輸出的電信號(hào)合成連續(xù)的、感應(yīng)磁通變化的感應(yīng)信號(hào)。
[0014]優(yōu)選地，所述回滯反饋處理單元包括:與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連的放大器，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例放大；與所述放大器相連的反饋電阻；以及與所述電阻相連且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感的反饋電感，用于將所述放大器放大后的電信號(hào)負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。
[0015]優(yōu)選地，所述回滯反饋處理單元包括:與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連、且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感的反饋電路，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)；與所述反饋電路相連的雙比較電路，用于將所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，并輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
[0016]優(yōu)選地，所述信號(hào)識(shí)別單元包括:與所述回滯反饋處理單元的輸出端相連的微分電路，用于根據(jù)所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期特性中的跳變沿方向生成尖銳的識(shí)別電信號(hào)。
[0017]優(yōu)選地，所述識(shí)別電信號(hào)包括:三角波形電信號(hào)、或脈沖電信號(hào)。
[0018]如上所述，本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，具有以下有益效果:利用回滯技術(shù)來(lái)改變超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電信號(hào)的周期特性，以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)電信號(hào)的周期單值輸出，使得在多個(gè)磁通量子變化周期的跨度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠易于識(shí)別磁通鎖定單元所輸出的工作零點(diǎn)的位置；同時(shí)，得到具有高精度和線性度的感應(yīng)電信號(hào)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1顯示為本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2顯示為本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器在一個(gè)磁通量子變化周期中超導(dǎo)量子干涉器件在欠反饋電路的反饋前后輸出的電信號(hào)波形示意圖。
[0021]圖3顯示為本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器在連續(xù)跨越兩個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)所述欠反饋電路所輸出的電信號(hào)波形示意圖。
[0022]圖4顯示為本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中回滯反饋處理單元的一種優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5顯示為對(duì)應(yīng)圖4所示的回執(zhí)反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的波形示意圖。
[0024]圖6顯示為本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器的一種優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7顯示為本發(fā)明的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法的流程圖。
[0026]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0027]I超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器
[0028]11超導(dǎo)量子干涉器件
[0029]12回滯反饋處理單元
[0030]13磁通鎖定單元
[0031]14信號(hào)識(shí)別單元
[0032]S1-S3步驟

【具體實(shí)施方式】
[0033]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器。所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器I包括:超導(dǎo)量子干涉器件11、回滯反饋處理單元12、磁通鎖定單元13及信號(hào)識(shí)別單元14。
[0035]所述超導(dǎo)量子干涉器件11用于將所處外界環(huán)境的磁通變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器件。在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)，所述超導(dǎo)量子干涉器件11隨著磁通量子的數(shù)量的增加而呈現(xiàn)類似于正弦信號(hào)的周期多值特性。
[0036]所述回滯反饋處理單元12用于將超導(dǎo)量子干涉器件11所輸出的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件11經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性。其中，所述回滯反饋處理單元12通過(guò)硬件或軟件的方式，將所述超導(dǎo)量子干涉器件11在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)所感應(yīng)的周期多值信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期單值信號(hào)。另外，所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)的周期與所述超導(dǎo)量子干涉器件11所感應(yīng)的周期相同。具體地，所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)在一個(gè)磁通量子變化周期的初始時(shí)處于工作零點(diǎn)、所述磁通量子變化周期結(jié)束時(shí)由峰值跳變至所述工作零點(diǎn)。
[0037]作為一種實(shí)施例，所述回滯反饋處理單元12包括:放大器、反饋電感和反饋電阻。
[0038]所述放大器與所述超導(dǎo)量子干涉器件11連接，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件11所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例予以放大。
[0039]所述反饋電阻和反饋電感依次連接在所述超導(dǎo)量子干涉器件11和放大器之間。
[0040]其中，所述放大器可以是線性放大，也可以非線性放大。根據(jù)下述條件以及電磁之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系選擇合適的反饋電阻、反饋電感以及所述放大器即可。
[0041]具體地，根據(jù)超導(dǎo)量子干涉器件11在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)是周期信號(hào)的原理，所述放大器將所述超導(dǎo)量子干涉器件11所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例進(jìn)行放大并由所述反饋電感負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件11，使得反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件11的磁通在每個(gè)磁通量子變化周期逐步并最終對(duì)等的抵消相應(yīng)磁通量子變化周期結(jié)束時(shí)的磁通，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件11感應(yīng)外界磁通和負(fù)反饋的磁通后所輸出的電信號(hào)呈現(xiàn)單值電壓上升/下降的周期特性。其中，所述第一預(yù)設(shè)比例為能夠使得反饋電感和反饋電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)所述超導(dǎo)量子干涉器件欠反饋的比例。
[0042]以圖2中工作零點(diǎn)Vtjfs為起點(diǎn)，當(dāng)外部感應(yīng)磁通正好為工作零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁通量，以此時(shí)的磁通量為基準(zhǔn)開始，外部磁通從工作零點(diǎn)向右增大，增加的外部輸入磁通量為Φ:。所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出的電壓r/隨著磁通量增大而增大，同時(shí)，所述回滯反饋處理單元12產(chǎn)生負(fù)反饋磁通，阻尼所述超導(dǎo)量子干涉器件11實(shí)際感應(yīng)磁通Φ的增大速度。
當(dāng)外部磁通增大到一個(gè)磁通量子Otl時(shí)，所述超導(dǎo)量子干涉器件11所輸出的電壓達(dá)到正的最大值；外部磁通再增大，所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出電壓通過(guò)反饋回路產(chǎn)生的磁通不再能維持抵消外磁通的能力，自動(dòng)發(fā)生工作零點(diǎn)跳躍，由于外部磁通變化量正好為一個(gè)磁通量子，因此跳躍后進(jìn)入下一個(gè)工作零點(diǎn)，所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出回歸至所述工作零點(diǎn)。
[0043]反之,外部磁通從工作零點(diǎn)開始減小。磁通量向左減小，減小的外部輸入磁通量為Φ:。所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出的電壓隨著磁通量減小而減小，同時(shí)所述回滯反饋處理單元12產(chǎn)生負(fù)反饋磁通Φ]，阻尼所述超導(dǎo)量子干涉器件11實(shí)際感應(yīng)磁通Φ:的減小。當(dāng)外部磁通減小達(dá)到一個(gè)磁通量子時(shí)，所述超導(dǎo)量子干涉器件11所輸出的電壓達(dá)到負(fù)的最大值；當(dāng)外部磁通再減小，所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出電壓產(chǎn)生的負(fù)反饋磁通不足以抵消外磁通的增大，所述回滯反饋處理單元12的負(fù)反饋不能達(dá)到平衡，則將發(fā)送工作零點(diǎn)跳躍。由于外部磁通變化量正好為一個(gè)磁通量子，因此跳躍后進(jìn)入下一個(gè)工作零點(diǎn)，所述超導(dǎo)量子干涉器件11輸出回歸至工作零點(diǎn)。
[0044]需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上面描述中所謂的正負(fù)極性，并沒(méi)有特指正電壓和負(fù)電壓，只要滿足負(fù)反饋要求即可。
[0045]例如，如圖3所示，所述外界磁通由O逐步增加到2Φ。再由2Φ。逐步減至0(Φ。為
2.07Χ 10_15韋伯)，則所述超導(dǎo)量子干涉器件11在所述回滯反饋處理單元12的作用下最終所輸出的電信號(hào)的波形為周期單值的，并輸出至所述磁通鎖定單元13和信號(hào)識(shí)別單元14。
[0046]作為又一種實(shí)施例，如圖4所示,所述回滯反饋處理單元包括:反饋電路,雙向比較電路。
[0047]所述反饋電路與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連、且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)。
[0048]具體地，所述反饋電路中的放大器的正向輸入端與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連，所述放大器的反向輸入端通過(guò)單刀雙擲開關(guān)與自身的輸出端相連。所述反饋電路中的放大器為深度放大器，其預(yù)設(shè)的第二放大比例不僅能夠使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)反饋后所輸出的電信號(hào)單調(diào)，還能讓所輸出的電信號(hào)無(wú)法回到工作零點(diǎn)。經(jīng)所述雙向比較電路輸出的電信號(hào)的波形如圖5所示。
[0049]所述雙向比較電路通過(guò)與門與所述單刀雙擲開關(guān)相連，用于將所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，并輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
[0050]具體地，所述與門的輸入端分別連接兩個(gè)比較器的輸出端，其中，第一比較器的正輸入端連接正向電壓閾值、負(fù)輸入端連接所述反饋電路中的放大器的輸出端，第二比較器的正輸入端連接所述反饋電路中的放大器的輸出端、負(fù)輸入端連接負(fù)向電壓閾值。其中，正向電壓閾值和負(fù)向電壓閾值分別對(duì)應(yīng)經(jīng)所述放大器放大后、所述超導(dǎo)量子干涉器件在感應(yīng)到一個(gè)磁通量子變化周期所對(duì)應(yīng)的正向電壓值及負(fù)向電壓值。所述磁通鎖定單元13用于將所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件11。
[0051]具體地，所述磁通鎖定單元13至少包括:積分電路和反饋電感。其中，所述積分電路與所述回滯反饋處理單元12相連，以對(duì)所述回滯反饋處理單元12所輸出的周期單值特性的電信號(hào)進(jìn)行積分處理，并通過(guò)反饋電感反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件11。同時(shí)，所述磁通鎖定單元13在外界磁通變化超出一個(gè)磁通量子時(shí)，重新鎖定所接收的電信號(hào)的工作零點(diǎn)，并進(jìn)行積分反饋。如此，所述磁通鎖定單元13所輸出的電信號(hào)具有高線性度。
[0052]在此，所述磁通鎖定單元13中的反饋電感可以與所述回滯反饋處理單元12中的反饋電感公用，也可以單獨(dú)設(shè)置。
[0053]在此，所述磁通鎖定單元13在所接收電信號(hào)的拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)處重新鎖定工作零點(diǎn)，使得所輸出的電信號(hào)在一個(gè)磁通量子變化周期的幅值內(nèi)隨外界磁通的變化而變化。
[0054]所述信號(hào)識(shí)別單元14與所述回滯反饋處理單元12相連，用于根據(jù)所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)的周期特性來(lái)生成用于識(shí)別所述磁通鎖定單元13所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)，以便后續(xù)處理單元按照所述磁通鎖定單元13和信號(hào)識(shí)別單元14各自所輸出的電信號(hào)合成連續(xù)的、感應(yīng)磁通變化的感應(yīng)信號(hào)。
[0055]具體地，所述回滯反饋處理單元12由于能夠?qū)⑺龀瑢?dǎo)量子干涉器件11所感應(yīng)的周期多值電信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期單值電信號(hào)，則說(shuō)明所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)為單調(diào)信號(hào)，當(dāng)外界磁通在多個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)持續(xù)增加或減少時(shí)，所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)在上一周期結(jié)束、下一周期開始的時(shí)刻一定會(huì)出現(xiàn)如拐點(diǎn)、跳變之類的信號(hào)變化。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)外界磁通的變化超過(guò)一個(gè)磁通量子變化周期時(shí)，所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)具有所述拐點(diǎn)或跳變，以說(shuō)明所述超導(dǎo)量子干涉器件11的工作零點(diǎn)發(fā)生了變化，相對(duì)應(yīng)的，所述磁通鎖定單元13在工作零點(diǎn)處需要重新進(jìn)行鎖定，以便輸出線性度高的電信號(hào)。因此，所述信號(hào)識(shí)別單元14通過(guò)識(shí)別上述周期特性中的拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)的最大斜率來(lái)生成識(shí)別電信號(hào)，所述識(shí)別信號(hào)對(duì)應(yīng)了所述磁通鎖定單元13所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)。其中，所述識(shí)別電信號(hào)包括但不限于:方波，并在工作零點(diǎn)的位置呈現(xiàn)電壓的跳變。優(yōu)選地，所述識(shí)別電信號(hào)在對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)的位置呈現(xiàn)三角波或脈沖電信號(hào)。
[0056]優(yōu)選地，所述信號(hào)識(shí)別單元14包括微分電路。所述微分電路能夠根據(jù)拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)的斜率的正負(fù)來(lái)對(duì)應(yīng)輸出正向或負(fù)向的脈沖電信號(hào)。如此，當(dāng)后續(xù)處理單元與所述磁通鎖定單元13和信號(hào)識(shí)別單元14相接后，能夠根據(jù)所述信號(hào)識(shí)別單元14所輸出的識(shí)別電信號(hào)的位置來(lái)確定所述磁通鎖定單元13所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)，同時(shí)，根據(jù)所述信號(hào)識(shí)別單元14所輸出的識(shí)別電信號(hào)的方向來(lái)確定所述磁通鎖定單元13所輸出的電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的磁通量的變化量。
[0057]例如，當(dāng)所述超導(dǎo)量子干涉器件11所輸出的電信號(hào)的跳變沿為上跳變沿時(shí)，則所述微分電路輸出負(fù)向的脈沖電信號(hào)，當(dāng)所述超導(dǎo)量子干涉器件11所輸出的電信號(hào)的跳變沿為下跳變沿時(shí)，則所述微分電路輸出正向的脈沖電信號(hào)。
[0058]當(dāng)所述脈沖電信號(hào)為負(fù)向電信號(hào)時(shí)，所述后續(xù)處理單元將所述磁通鎖定單元13所輸出的對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)開始的連續(xù)電信號(hào)的幅值增加一個(gè)磁通量子，當(dāng)所述尖銳的電信號(hào)為正向電信號(hào)時(shí)，所述后續(xù)處理單元將所述磁通鎖定單元13所輸出的對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)開始的連續(xù)電信號(hào)的幅值減少一個(gè)磁通量子，以使得所述磁通鎖定單元13所輸出的在工作零點(diǎn)發(fā)生跳變或不連續(xù)的電信號(hào)平滑。
[0059]如圖6所示，所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器I的工作過(guò)程舉例如下:
[0060]超導(dǎo)量子干涉器件11感應(yīng)外界磁通量子的變化，并輸出感應(yīng)信號(hào)至所述回滯反饋處理單元12，所述回滯反饋處理單元12中的放大器將所述感應(yīng)信號(hào)放大到預(yù)設(shè)比例，并通過(guò)反饋電感反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件11。由此在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)，所述回滯反饋處理單元12輸出具有單值周期特性的電信號(hào)，并傳遞至信號(hào)識(shí)別單元14和磁通鎖定單元13。其中，所述信號(hào)識(shí)別單元14中的微分電路按照電信號(hào)的波形斜率來(lái)生成識(shí)別電信號(hào)，其中，在斜率最大處所對(duì)應(yīng)的識(shí)別電信號(hào)的幅值最大，整個(gè)波形呈現(xiàn)脈沖電信號(hào)狀。當(dāng)外界磁通量子的變化超過(guò)一個(gè)磁通量子變化周期時(shí)，所述磁通鎖定單元13中的積分電路重新鎖定所述超導(dǎo)量子干涉器件11的工作零點(diǎn)，并將兩個(gè)工作零點(diǎn)之間的所述回滯反饋處理單元12所輸出的電信號(hào)予以輸出。由此，當(dāng)后續(xù)處理單元，如具有CPU的處理單元，與所述信號(hào)識(shí)別單元14和磁通鎖定單元13相連時(shí)，所述后續(xù)處理單元可以根據(jù)信號(hào)識(shí)別單元14中幅值最高的脈沖電信號(hào)來(lái)確定相應(yīng)位置的所述磁通鎖定單元13所輸出的信號(hào)為工作零點(diǎn)，并根據(jù)該脈沖電信號(hào)的脈沖方向來(lái)將所對(duì)應(yīng)的工作零點(diǎn)之后的電信號(hào)的幅值相應(yīng)增減，以得到高線性度、連續(xù)測(cè)量的電信號(hào)，以便測(cè)量連續(xù)的、能夠跨多個(gè)磁通量子變化周期的磁通量。
[0061]如圖7所示，本發(fā)明提供一種工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法。所述工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法由超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器來(lái)執(zhí)行。所述超導(dǎo)量子干涉器件包括:超導(dǎo)量子干涉器件、回滯反饋處理單元、磁通鎖定單元及信號(hào)識(shí)別單元。
[0062]所述超導(dǎo)量子干涉器件用于將所處外界環(huán)境的磁通變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器件。在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)，所述超導(dǎo)量子干涉器件隨著磁通量子的數(shù)量的增加而呈現(xiàn)類似于正弦信號(hào)的周期多值特性。
[0063]所述回滯反饋處理單元與所述超導(dǎo)量子干涉器件相連，所述磁通鎖定單元與所述回滯反饋處理單元和所述超導(dǎo)量子干涉器件相連，所述信號(hào)識(shí)別單元與所述回滯反饋處理單元相連。
[0064]在步驟SI中，所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性。
[0065]具體地，所述回滯反饋處理單元通過(guò)硬件或軟件的方式，將所述超導(dǎo)量子干涉器件在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)所感應(yīng)的周期多值信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期單值信號(hào)。另外，所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期與所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的周期相同。具體地，所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)在一個(gè)磁通量子變化周期的初始時(shí)處于工作零點(diǎn)、所述磁通量子變化周期結(jié)束時(shí)由峰值跳變至所述工作零點(diǎn)。
[0066]作為一種實(shí)施例，所述超導(dǎo)量子干涉磁傳感器將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式包括:將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。
[0067]具體地，所述回滯反饋處理單元包括:放大器、反饋電感和反饋電阻。
[0068]所述放大器與所述超導(dǎo)量子干涉器件連接，所述反饋電阻和反饋電感依次連接在所述超導(dǎo)量子干涉器件和放大器之間。
[0069]其中，所述放大器可以是線性放大，也可以非線性放大。根據(jù)下述條件以及電磁之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系選擇合適的反饋電阻、反饋電感以及所述放大器即可。
[0070]具體地，根據(jù)超導(dǎo)量子干涉器件在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)是周期信號(hào)的原理，所述放大器將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例進(jìn)行放大并由所述反饋電感負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，使得反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件的磁通在每個(gè)磁通量子變化周期逐步并最終對(duì)等的抵消相應(yīng)磁通量子變化周期結(jié)束時(shí)的磁通，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件感應(yīng)外界磁通和負(fù)反饋的磁通后所輸出的電信號(hào)呈現(xiàn)單值電壓上升/下降的周期特性。其中，所述第一預(yù)設(shè)比例為能夠使得反饋電感和反饋電阻實(shí)現(xiàn)對(duì)所述超導(dǎo)量子干涉器件欠反饋的比例。
[0071]以圖2中工作零點(diǎn)Vtjfs為起點(diǎn)，當(dāng)外部感應(yīng)磁通正好為工作零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的磁通量，以此時(shí)的磁通量為基準(zhǔn)開始，外部磁通從工作零點(diǎn)向右增大，增加的外部輸入磁通量為Φ。
所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出的電圧隨著磁通量增大而增大，同時(shí)，所述回滯反饋處理單元產(chǎn)生負(fù)反饋磁迦，阻尼所述超導(dǎo)量子干涉器件實(shí)際感應(yīng)磁通Φ:的增大速度。當(dāng)外部磁通增大到一個(gè)磁通量子Otl時(shí)，所述超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電壓達(dá)到正的最大值；夕卜部磁通再增大，所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出電壓通過(guò)反饋回路產(chǎn)生的磁通不再能維持抵消外磁通的能力，自動(dòng)發(fā)生工作零點(diǎn)跳躍，由于外部磁通變化量正好為一個(gè)磁通量子，因此跳躍后進(jìn)入下一個(gè)工作零點(diǎn)，所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出回歸至所述工作零點(diǎn)。
[0072]反之,外部磁通從工作零點(diǎn)開始減小。磁通量向左減小，減小的外部輸入磁通量為
。所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出的電壓隨著磁通量減小而減小，同時(shí)所述回滯反饋處理單元產(chǎn)生負(fù)反饋磁通Φ}，阻尼所述超導(dǎo)量子干涉器件實(shí)際感應(yīng)磁通φ:的減小。當(dāng)外部磁通減小達(dá)到一個(gè)磁通量子時(shí)，所述超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電壓達(dá)到負(fù)的最大值；當(dāng)外部磁通再減小，所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出電壓產(chǎn)生的負(fù)反饋磁通不足以抵消外磁通的增大，所述回滯反饋處理單元的負(fù)反饋不能達(dá)到平衡，則將發(fā)送工作零點(diǎn)跳躍。由于外部磁通變化量正好為一個(gè)磁通量子，因此跳躍后進(jìn)入下一個(gè)工作零點(diǎn)，所述超導(dǎo)量子干涉器件輸出回歸至工作零點(diǎn)。
[0073]需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，上面描述中所謂的正負(fù)極性，并沒(méi)有特指正電壓和負(fù)電壓，只要滿足負(fù)反饋要求即可。
[0074]例如，如圖3所示，所述外界磁通由O逐步增加到2Φ。再由2Φ。逐步減至0(Φ。為2.07Χ 10_15韋伯)，則所述超導(dǎo)量子干涉器件在所述回滯反饋處理單元的作用下最終所輸出的電信號(hào)的波形為周期單值的，并輸出至所述磁通鎖定單元和信號(hào)識(shí)別單元。
[0075]作為又一種實(shí)施例，所述超導(dǎo)量子干涉磁傳感器將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式還包括:步驟Sll和S12。
[0076]具體地,如圖4所示,所述回滯反饋處理單元包括:反饋電路,雙向比較電路。
[0077]在步驟Sll中，所述反饋電路將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)。其中，所述反饋電路與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連、且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感。
[0078]具體地，所述反饋電路中的放大器的正向輸入端與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連，所述放大器的反向輸入端通過(guò)單刀雙擲開關(guān)與自身的輸出端相連。所述反饋電路中的放大器為深度放大器，其預(yù)設(shè)的第二放大比例不僅能夠使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)反饋后所輸出的電信號(hào)單調(diào)，還能讓所輸出的電信號(hào)無(wú)法回到工作零點(diǎn)。經(jīng)本步驟執(zhí)行輸出的電信號(hào)的波形圖如圖5所示。
[0079]在步驟S12中，所述雙向比較電路將通過(guò)與門所接收的所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，并輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
[0080]具體地，所述與門的輸入端分別連接兩個(gè)比較器的輸出端，其中，第一比較器的正輸入端連接正向電壓閾值、負(fù)輸入端連接所述反饋電路中的放大器的輸出端，第二比較器的正輸入端連接所述反饋電路中的放大器的輸出端、負(fù)輸入端連接負(fù)向電壓閾值。其中，正向電壓閾值和負(fù)向電壓閾值分別對(duì)應(yīng)經(jīng)所述放大器放大后、所述超導(dǎo)量子干涉器件在感應(yīng)到一個(gè)磁通量子變化周期所對(duì)應(yīng)的正向電壓值及負(fù)向電壓值。
[0081]在步驟S2中，所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器將所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。
[0082]具體地，所述磁通鎖定單元至少包括:積分電路和反饋電感。其中，所述積分電路與所述回滯反饋處理單元相連，以對(duì)所述回滯反饋處理單元所輸出的周期單值特性的電信號(hào)進(jìn)行積分處理，并通過(guò)反饋電感反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。同時(shí)，所述磁通鎖定單元在外界磁通變化超出一個(gè)磁通量子時(shí)，重新鎖定所接收的電信號(hào)的工作零點(diǎn)，并進(jìn)行積分反饋。如此，所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)具有高線性度。
[0083]在此，所述磁通鎖定單元中的反饋電感可以與所述回滯反饋處理單元中的反饋電感公用，也可以單獨(dú)設(shè)置。
[0084]在此，所述磁通鎖定單元在所接收電信號(hào)的拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)處重新鎖定工作零點(diǎn)，使得所輸出的電信號(hào)在一個(gè)磁通量子變化周期的幅值內(nèi)隨外界磁通的變化而變化。
[0085]在步驟S3中，所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的周期生成用于識(shí)別經(jīng)所述積分反饋處理所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)。
[0086]具體地，所述回滯反饋處理單元由于能夠?qū)⑺龀瑢?dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的周期多值電信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期單值電信號(hào)，則說(shuō)明所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)為單調(diào)信號(hào)，當(dāng)外界磁通在多個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)持續(xù)增加或減少時(shí)，所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)在上一周期結(jié)束、下一周期開始的時(shí)刻一定會(huì)出現(xiàn)如拐點(diǎn)、跳變之類的信號(hào)變化。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)外界磁通的變化超過(guò)一個(gè)磁通量子變化周期時(shí)，所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)具有所述拐點(diǎn)或跳變，以說(shuō)明所述超導(dǎo)量子干涉器件的工作零點(diǎn)發(fā)生了變化，相對(duì)應(yīng)的，所述磁通鎖定單元在工作零點(diǎn)處需要重新進(jìn)行鎖定，以便輸出線性度高的電信號(hào)。因此，所述信號(hào)識(shí)別單元通過(guò)識(shí)別上述周期特性中的拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)的最大斜率來(lái)生成識(shí)別電信號(hào)，所述識(shí)別信號(hào)對(duì)應(yīng)了所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)。其中，所述識(shí)別電信號(hào)包括但不限于:方波，并在工作零點(diǎn)的位置呈現(xiàn)電壓的跳變。優(yōu)選地，所述識(shí)別電信號(hào)在對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)的位置呈現(xiàn)三角波或脈沖電信號(hào)。
[0087]優(yōu)選地，所述信號(hào)識(shí)別單元包括微分電路。所述微分電路能夠根據(jù)拐點(diǎn)或跳變點(diǎn)的斜率的正負(fù)來(lái)對(duì)應(yīng)輸出正向或負(fù)向的脈沖電信號(hào)。如此，當(dāng)后續(xù)處理單元與所述磁通鎖定單元和信號(hào)識(shí)別單元相接后，能夠根據(jù)所述信號(hào)識(shí)別單元所輸出的識(shí)別電信號(hào)的位置來(lái)確定所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)，同時(shí)，根據(jù)所述信號(hào)識(shí)別單元所輸出的識(shí)別電信號(hào)的方向來(lái)確定所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)所對(duì)應(yīng)的磁通量的變化量。
[0088]例如，當(dāng)所述超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電信號(hào)的跳變沿為上跳變沿時(shí)，則所述微分電路輸出負(fù)向的脈沖電信號(hào)，當(dāng)所述超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電信號(hào)的跳變沿為下跳變沿時(shí)，則所述微分電路輸出正向的脈沖電信號(hào)。
[0089]當(dāng)所述脈沖電信號(hào)為負(fù)向電信號(hào)時(shí)，所述后續(xù)處理單元將所述磁通鎖定單元所輸出的對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)開始的連續(xù)電信號(hào)的幅值增加一個(gè)磁通量子，當(dāng)所述尖銳的電信號(hào)為正向電信號(hào)時(shí)，所述后續(xù)處理單元將所述磁通鎖定單元所輸出的對(duì)應(yīng)工作零點(diǎn)開始的連續(xù)電信號(hào)的幅值減少一個(gè)磁通量子，以使得所述磁通鎖定單元所輸出的在工作零點(diǎn)發(fā)生跳變或不連續(xù)的電信號(hào)平滑。
[0090]需要說(shuō)明的是，步驟S2和S3同時(shí)執(zhí)行，以便同步輸出各自的電信號(hào)。如此，后續(xù)處理單元在進(jìn)行進(jìn)一步處理時(shí)，能夠同步參考。
[0091]如圖6所示，所述超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器的工作過(guò)程舉例如下:
[0092]超導(dǎo)量子干涉器件感應(yīng)外界磁通量子的變化，并輸出感應(yīng)信號(hào)至所述回滯反饋處理單元，所述回滯反饋處理單元中的放大器將所述感應(yīng)信號(hào)放大到預(yù)設(shè)比例，并通過(guò)反饋電感反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。由此在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)，所述回滯反饋處理單元輸出具有單值周期特性的電信號(hào)，并傳遞至信號(hào)識(shí)別單元和磁通鎖定單元。其中，所述信號(hào)識(shí)別單元中的微分電路按照電信號(hào)的波形斜率來(lái)生成識(shí)別電信號(hào)，其中，在斜率最大處所對(duì)應(yīng)的識(shí)別電信號(hào)的幅值最大，整個(gè)波形呈現(xiàn)脈沖電信號(hào)狀。當(dāng)外界磁通量子的變化超過(guò)一個(gè)磁通量子變化周期時(shí)，所述磁通鎖定單元中的積分電路重新鎖定所述超導(dǎo)量子干涉器件的工作零點(diǎn)，并將兩個(gè)工作零點(diǎn)之間的所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)予以輸出。由此，當(dāng)后續(xù)處理單元，如具有CPU的處理單元，與所述信號(hào)識(shí)別單元和磁通鎖定單元相連時(shí)，所述后續(xù)處理單元可以根據(jù)信號(hào)識(shí)別單元中幅值最高的脈沖電信號(hào)來(lái)確定相應(yīng)位置的所述磁通鎖定單元所輸出的信號(hào)為工作零點(diǎn)，并根據(jù)該脈沖電信號(hào)的脈沖方向來(lái)將所對(duì)應(yīng)的工作零點(diǎn)之后的電信號(hào)的幅值相應(yīng)增減，以得到高線性度、連續(xù)測(cè)量的電信號(hào)，以便測(cè)量連續(xù)的、能夠跨多個(gè)磁通量子變化周期的磁通量。
[0093]綜上所述，本發(fā)明的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器及其中的工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，利用回滯技術(shù)來(lái)改變超導(dǎo)量子干涉器件所輸出的電信號(hào)的周期特性，以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)磁通量子變化周期內(nèi)電信號(hào)的周期單值輸出，使得在多個(gè)磁通量子變化周期的跨度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，能夠易于識(shí)別磁通鎖定單元所輸出的工作零點(diǎn)的位置；同時(shí)，得到具有高精度和線性度的感應(yīng)電信號(hào)；另外，利用比例放大器和反饋電感的組合能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行比例放大并負(fù)反饋，能夠輸出單值的、且具有正向/負(fù)向跳變沿的電信號(hào)，其中，所述跳變沿能夠體現(xiàn)外界磁通對(duì)應(yīng)減少/增加一個(gè)磁通量子；還有，采用微分電路，能夠快速、有效的識(shí)別工作零點(diǎn)的位置，以便后續(xù)處理單元能夠據(jù)此來(lái)處理磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)，以得到連續(xù)的、反映多個(gè)磁通量子變化周期的磁通變化的電信號(hào)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0094]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其特征在于，包括: 將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性； 將所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以輸出反饋后的電信號(hào)，并根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的周期生成并輸出用于識(shí)別經(jīng)所述積分反饋處理所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其特征在于，將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式包括: 將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以便輸出具有周期單調(diào)特性的電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其特征在于，將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理的方式包括: 將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)； 將所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，以便輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的周期生成用于識(shí)別經(jīng)所述積分反饋處理所輸出的電信號(hào)的周期的方式包括: 根據(jù)所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)的跳變沿方向和周期生成尖銳的識(shí)別電信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器中工作點(diǎn)跳變的識(shí)別方法，其特征在于，所述識(shí)別電信號(hào)包括:三角波形電信號(hào)、或脈沖電信號(hào)。
6.一種超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，其特征在于，包括: 超導(dǎo)量子干涉器件； 回滯反饋處理單元，用于將超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)進(jìn)行回滯反饋處理，使得所述超導(dǎo)量子干涉器件經(jīng)回滯反饋處理后所輸出的電信號(hào)具有周期單值特性； 與所述回滯反饋處理單元相連的磁通鎖定單元，用于將所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)進(jìn)行積分處理并反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，以輸出反饋后的電信號(hào)； 與所述回滯反饋處理單元相連的信號(hào)識(shí)別單元，用于根據(jù)所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期特性來(lái)生成用于識(shí)別所述磁通鎖定單元所輸出的電信號(hào)的工作零點(diǎn)跳變的識(shí)別電信號(hào)，以便后續(xù)處理單元按照所述磁通鎖定單元和信號(hào)識(shí)別單元各自所輸出的電信號(hào)合成連續(xù)的、感應(yīng)磁通變化的感應(yīng)信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，其特征在于，所述回滯反饋處理單元包括: 與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連的放大器，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第一預(yù)設(shè)比例放大； 與所述放大器相連的反饋電阻；以及 與所述電阻相連且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感的反饋電感，用于將所述放大器放大后的電信號(hào)負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，其特征在于，所述回滯反饋處理單元包括: 與所述超導(dǎo)量子干涉器件的輸出端相連、且與所述超導(dǎo)量子干涉器件互感的反饋電路，用于將所述超導(dǎo)量子干涉器件所感應(yīng)的電信號(hào)按照第二預(yù)設(shè)比例放大后再負(fù)反饋至所述超導(dǎo)量子干涉器件，并輸出單調(diào)電信號(hào)； 與所述反饋電路相連的雙比較電路，用于將所述單調(diào)電信號(hào)按照磁通量子變化周期進(jìn)行復(fù)位，并輸出具有周期、單調(diào)特性的電信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，其特征在于，所述信號(hào)識(shí)別單元包括:與所述回滯反饋處理單元的輸出端相連的微分電路，用于根據(jù)所述回滯反饋處理單元所輸出的電信號(hào)的周期特性中的跳變沿方向生成尖銳的識(shí)別電信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的超導(dǎo)量子干涉器磁傳感器，其特征在于，所述識(shí)別電信號(hào)包括:三角波形電信號(hào)、或脈沖電信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01R33/035GK104198962SQ201410437744
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】王永良, 徐小峰, 孔祥燕, 謝曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所