弱磁探测技术的发展主要是伴随着弱磁测量仪器和磁传感器的发展而发展的。目前弱磁探测中常用的弱磁测量仪器和磁传感器主要有光泵磁强计、质子磁力仪、磁通门传感器、超导量子干涉仪和磁电传感器等。下面着重介绍下磁通门传感器:
磁通门传感器是矢量磁传感器,其原理于1936年由阿斯肯布伦纳提出,并于第二次世界大战中为从飞机上探测敌方潜艇而发展起来。磁通门传感器是利用铁磁体磁化时在饱和区的非线性来测量磁场的装置,当用软磁材料做成的铁磁体被磁化时,由于磁化的非线性,能调制外磁场,使得传感器输出和外磁场相关。
图1 三轴磁通门传感器实物图
目前国产磁通门技术水平已和国外产品比较接近,我公司的磁通门传感器噪声低、频率响应高、体积也较小,在国内处于领先地位。近年来随着微电子机械系统(MEMS)技术以及集成电路工艺的日益成熟,微型磁通门传感器的研究也日益活跃起来,磁通门传感器未来的发展趋势是高分辨力、微型化、低功耗、大动态范围以及数字化等。
图2 三轴磁通门传感器实物图
在军事上磁通传感器主要门用于磁引信、反潜反水雷、飞行物体的姿态测量等;此外,地磁导航、战场感知等领域对磁传感器技术也有大量需求。 测量地磁信息可作为没有卫星导航信号时的重要补充; 在关键地域布撒磁传感器节点,组成战场感知网络,监视敌方部队的运动态势,从而获得战场主动权。如今,磁传感器技术在军事上的用途正在被陆续开发和利用,其价值不断凸显。图1和图2为我公司的三分量磁通门磁传感器。图3为基于磁通门开发的磁梯度传感器。
图3 磁梯度传感器
小结:近年来,弱磁探测技术再次受到关往,远距离磁目标探测以及目标精确定位是主要的发展需求,而电子技术的发展以及信号处理技术的进步使得这种需求成为可能。因此,高分辨力弱磁探测以及信息量丰富的磁场张量探测将是主要的发展方向,同时为了适应磁探测系统小型化和长时间的工作要求,磁探测系统的微功耗和小体积也是需要兼顾的。