[发明专利]一种地磁日变监测方法

摘要

本发明公开一种地磁日变监测方法。该方法是恒温下将地磁场探头置于地磁场中；调节激光器控制电路，保持激光波长稳定，且保持激光波长与碱金属原子基态能级共振；将偏振片、四分之一波片垂直于激光光束方向；调节四分之一波片光轴与激光偏振的角度，使激光的偏振变为左旋圆偏振或右旋圆偏振；射频线圈产生与激光光束方向平行的射频场；光电转换器件对左旋圆偏振激光或右旋圆偏振激光探测，将探测到的光强值经数据采集处理设备采集、信号处理，利用不同能级的光泵磁共振信号之间的频率差得到核进动信息，再根据核进动信息计算出地磁场大小。本发明的优点是操作简单、保证地磁数据精度的同时具有高采样率。

主权项

1.一种新型的地磁日变监测方法，基于以下地磁日变监测仪，该监测仪包括激光光源、地磁场探头、信号探测器；激光光源、地磁场探头、信号探测器依次通过激光光路连接；所述的激光光源由半导体激光器、激光器控制电路、偏振片、四分之一波片构成；激光器控制电路控制半导体激光器发射出激光，激光依次透过偏振片、四分之一波片、地磁场探头；所述的激光控制电路由电流源、温度控制器构成，其中电流源与温度控制器分别控制半导体激光器的驱动电流和工作温度。所述的信号探测器包括射频线圈、信号发生器、光电转换器件、数据采集处理设备；信号发生器输出的电信号传递给射频线圈，输出的同步信号传递给数据采集处理设备；光电转换器件采集透过地磁场探头光束的电信号，然后传递给数据采集处理设备处理；其特征在于该方法包括以下步骤：步骤(1).保持恒温状态下，将地磁场探头置于地磁场中；步骤(2).调节地磁日变监测仪中的激光光源：首先调节激光器控制电路中电流源、温度控制器，保持半导体激光器发射出的激光波长稳定，且保持半导体激光器发射出的激光波长与地磁场探头中碱金属原子基态能级共振；将偏振片、四分之一波片均垂直置于激光光束方向；调节四分之一波片光轴与激光偏振的角度，使得由半导体激光器发射出的激光的偏振变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；调节地磁场探头的位置，使左旋圆偏振激光或右旋圆偏振激光透过地磁场探头；步骤(3).调节地磁日变监测仪中的信号探测器：信号发生器输出的信号输入到射频线圈，由射频线圈产生射频场，同时输出的同步信号传递给数据采集处理设备，调节射频线圈的位置，使地磁场探头处于射频场中且射频场的方向与激光光束方向平行；光电转换器件对透过地磁场探头的左旋圆偏振激光或右旋圆偏振激光进行探测，得到光电转换器件探测到的光强值与信号发生器输出信号频率的关系，关系如公式(1)：其中，Y为光电转换器件探测到的光强值，X为信号发生器输出信号频率，π是圆周率，k₁和k₂为比例系数，υ₁和υ₂为两个光泵磁共振信号的半高全宽值，f₁和f₂为由地磁场引起的碱金属原子的不同能级分裂，其关系如公式(2)‑(4)：f₁＝γ₁·B₀    (2)；f₂＝γ₂·B₀    (3)；f₁＜f₂    (4)；其中，γ₁和γ₂为定值，其差值与碱金属原子核的旋磁比相等，B₀为地磁场大小；将光电转换器件探测到的光强值经数据采集处理设备采集、信号处理，根据公式(1),求解Y达到极值时X对应的值X₁和X₂，其关系如公式(5)‑(6)：X₁＝f₁  (5)；X₂＝f₂  (6)；根据公式(2)、(3)、(5)、(6)，求解地磁日变数据B₀，其关系如公式(7):