上海海洋磁测量超导磁力仪技术

海洋是天然的屏障。借助海洋的隐蔽作用，布局深海攻击平台和防御平台是发达国家高度重视的战略方向。在今年的院士大会上，国家提出了：“大力发展在深海、深空、深地、深蓝等领域积极抢占科技制高点”，为发展深海战略指明了方向。同时，也正是由于海洋的屏蔽作用，导致海洋信息的获取、传输和应用应用变得十分困难。在海洋中探测信息和传输信息主要采用声学或磁学手段。水声器产品历史悠久，已经成为海洋探测和通信的主要技术手段。但是受水声器技术原理的限制，有两种场景使水声器产品无效：一是，环境噪声较大，目标信息较弱时，水声产品的分辨能力不足，从而导致水声产品失效；二是，当目标处于静默状态时，水声产品无法获取信息而失效。然而，磁法则不同。即便是使用玻璃钢之类的无磁材料制作水中兵器，也会产生磁场和磁异常。产生磁场或磁异常的原因：一是，或多或少会有金属磁性材料会产生磁场或磁异常。比如发动机；二是，玻璃钢等无磁材料制作的水中兵器、UUV等同样会导致磁异常。这个磁异常是指水中兵器的出现会引起地磁场的改变。基于磁梯度全张量测量技术的超导磁力仪可以检测到这种改变，从而可以探测到无磁性材料制作的水中移动或静止的目标。超导磁力仪也叫超导弱磁探测传感器或超导磁测量传感器，是一种高灵敏磁力仪，可用于心力衰竭检查和诊断。上海海洋磁测量超导磁力仪技术

以海底下岩层具有不同的磁性并产生大小不同的磁场为原理，在海上进行地球磁场测定。早期时，勘测曾使用饱和式磁力仪，多使用核子旋进磁力仪、光泵磁力仪或海上梯度仪等进行连续测量地磁场总向量的值及用三分量磁力仪测量地磁场的三个分量。然而，由于这些磁力仪、磁测量传感器测得的是磁场总量。当目标磁场小于地磁场时，很难分辨目标磁场。北京美尔斯通科技发展股份有限公司研制的超导磁力仪是一种测量目标磁场的矢量磁力仪，可用于海洋探测与导航。北京零泄漏超导磁力仪供应商超导磁力仪也叫超导弱磁探测传感器或超导磁测量传感器，是一种高灵敏矢量磁力仪，可用于UUV探测。

超导磁力仪亦称超导弱磁探测传感器或超导磁测量传感器，由超导量子干涉器（SQUID）、磁梯度计、磁强计和全张量算法软件组成。其中，SQUID——超导量子干涉仪 (superconducting quantum interference device，SQUID) 是一种能测量微弱磁信号的极其灵敏的仪器，就其功能而言是一种磁通传感器，不但可以用来测量磁通量的变化，还可以测量能转换为磁通的其他物理量，如电压、电流、电阻、电感、磁感应强度、磁场梯度、磁化率等。SQUID 的基本原理是建立在磁通量子化和约瑟夫森效应的基础上的，根据偏置电流的不同，分为直流和射频两类。SQUID 作为探测器，可以测量出 10-11 高斯的微弱磁场，相当于地磁场的一百亿分之一，比常规的磁强计灵敏度提高几个数量级，是进行超导、纳米、磁性和半导体等材料磁学性质研究的基本仪器设备，特别是对薄膜和纳米等微量样品是必需的。利用 SQUID 探测器侦测直流磁化率信号，灵敏度可达 10-13T。

基于超导量子干涉器SQUID的磁梯度全张量测量技术，在生物磁测量方面获得了普遍应用，主要有心磁图仪、脑磁图仪、肺磁图仪等。目前研究和生产脑磁图仪的公司至少有CTF,Neuromag,4-D NeuroImaging,Yokagawa,在心磁图仪研究方面则有德国SQUID公司、美国CMI公司等公司。国内，北京美尔斯通科技发展股份有限公司研制成功了秋毫MCG12型心磁图仪，并与北京大学第三医院海淀院区共建了心磁图仪检查中心。心磁图仪适应于冠脉狭窄无创诊断、心肌缺血诊断、心律失常定位、心肌炎、心内膜炎诊断以及微循环疾病诊断。适用于胸闷、心绞痛等不明原因的心脏病确诊。根据卫健委发布的“COVID-19肺炎诊疗方案（第七版）”，COVID-19会引发“心肌细胞可见变性、坏死，间质内可见少数单核细胞、淋巴细胞和（或）中性粒细胞侵润。部分血管内皮脱落、内膜炎症和血栓形成。”心磁图检查属于功能检查，采用的传感器是超导磁力仪。由于心磁图仪可以检查到直流磁场（在心电图上，直流电流的电压为零，但是，心脏的直流磁场B不等于零），和微小的心电流及其改变，因此，灵敏度较高，有望成为COVID-19传染者心肌炎诊断手段。超导磁力仪也叫超导弱磁探测传感器或超导磁测量传感器，是一种高灵敏矢量磁力仪，而磁棒属于标量磁力仪。

地磁场是地球的固有资源，为航空、航天、航海提供了天然的坐标系，可应用于航天器或舰船的定位定向及姿态控制。利用地球磁场空间分布的磁导航技术简便高效、性能可靠、抗干扰，是发达国家不可缺少的基本导航定位手段之一，如自动化程度很高的波音飞机都装载有磁导航定位系统。北京美尔斯通科技发展股份有限公司研制的超导磁力仪是一种高灵敏度矢量磁力仪，可用于地磁场导航、磁导引系统或磁导引头、对潜通信、海洋探测、UUV探测、航空磁测量与航空磁探测。超导量子干涉仪（SQUID）：将微弱的心脏信号从强大的环境磁场中提取出来。陕西磁梯度超导磁力仪

超导磁力仪也叫超导弱磁探测传感器或超导磁测量传感器，灵敏度高于地球磁场的水平梯度因而可以分辨目标。上海海洋磁测量超导磁力仪技术

超导磁梯度全张量测量技术：弱磁探测先进技术。超导磁力仪以弱磁探测而扬名世界。每一个超导磁力仪里都包含若干个SQUID传感器，这些传感器以一定的方式排列成三轴或五轴（不同类型）。SQUID传感器的超灵敏度磁通探测能力，理论上可以探测到单磁通量子！考虑到组成系统后的系统噪声影响，超导SQUID磁力仪的探测灵敏度达10-6 nT。因此，在弱磁探测领域中，要实现磁梯度全张量测量，超导SQUID磁力仪是较好的选择！举个简单的例子：在地磁场中，我们知道，地磁场的梯度值比一般的磁异常的梯度值小的很多，通常在垂直地球表面方向上约为20nT/km，在水平方向上约为5nT/km。考虑短板木桶效应，我们首先要看水平方向上，米级的地磁场梯度量级为5x10-3 nT/m,如果是厘米级，则在水平方向上地磁场的梯度量级为5x10-5 nT/cm。这个量级是非常有参考意义的，因为，在制造能进行磁场矢量分量梯度的测量时，基线距离，决定了差分的有效性！较低的分辩率必须采用较大的基线距离，也就是同轴两三分量磁传感器的距离。SQUID传感器能得到基线距离达到毫米级的传感器，并且能满足磁梯度全张量测量。上海海洋磁测量超导磁力仪技术

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