SQUID磁敏传感器
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超导体特性：理想导电性；完全逆磁性；磁通量子化。
1、理想导电性——零电阻特性
S
H H
S
N
（a） （a）T＞Tc H≠0
N
（b） 理想导电性实验 （b）T＜TC H≠0 （c） （c）T＜TC H=0
若将一超导环置于外磁场中，然后使其降温至临 界温度以下，再撤掉外加磁场，此时发现超导环内有 一感生电流I，超导环内无电阻消耗能量，此电流将永 远维持下去 ，因无电阻。
第三节 SQUID磁敏传感器
SQUID磁敏传感器是一种新型的灵敏度极高的磁敏传感 器，是以约瑟夫逊（Jose Phson）效应为理论基础， 用超导材料制成的，在超导状态下检测外磁场变化的 一种新型磁测装置。 特点 灵敏度极高：可达10-15T，比灵敏度较高的光泵式磁 敏传感器要高出几个数量级； 测量范围宽：可从零场测量到几kT； 频带宽：响应频率可从零响应到几kHz。
超导核磁共振仪，超导核磁共振磁力仪 超导核磁共振测井仪
第四节 磁通门式磁敏传感器
磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。 利用某些高导磁率的软磁性材料（如坡莫合金）作磁 芯，以其在交变磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电 磁感应原理研制成的测磁装置。
最大特点：适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。 传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测纵向向 量T、垂直向量Z，也可测ΔT、ΔZ，不受磁场梯度影响， 测量的灵敏度可达0.01nT，且可和磁秤混合使用组成磁 测仪器。 应用：航空、地面、测井等方面的磁法勘探，在军事上， 也可用于寻找地下武器（炮弹、地雷等）和反潜。还可 用于预报天然地震及空间磁测等。
绝缘层
直流约瑟夫逊效应表明，超导隧道结的介质层具有 超导体的一些性质，但不能认为它是临界电流很小的超 导体，它还有一般超导体所没有的性质。 实验证明，当结区两端加上直流电压时，结区会出 现高频的正弦电流，其频率正比于所加的直流电压，即 f = KV
式中 K=2e/h=483.61012Hz/V。
根据电动力学理论高频电流会从结区向外辐射电磁波。
I C1 1
IA
A
IB
B
E
C2
2
DC SQUID构成示意图
铌螺钉
石英管 聚酯膜 铅铟合金膜 铌圆柱体
(a)
隧道脂
铅膜条
(b) 微桥
金属条
铌膜条
铌膜条 (c) DC SQUID 结构图
T形铅膜
三、SQUID 磁敏传感器的检测方法
应用超导量子干涉器检测磁通量变化时wenku.baidu.com 除经常使用的锁相放大技术外，还采用
可见，超导隧道结在直流电压作用下，产生交变电流， 辐射和吸收电磁波，这种特性即交流约瑟夫逊效应。
5、IC—H 特性
Ic 20 10 Ф=0 0 1 2 3 4 超导结的Ic-H曲线
约瑟夫逊的直流效应受 着磁场的影响。而临界电流 IC对磁场亦很敏感，即随着 磁场的加大临界电流IC逐渐 变小，如图所示。
临界电流随外磁场周期起伏变化，这是由于在一定磁场 作用下，超导结各点的超导电流具有确定的相位。相位 相反的电流互相抵消；相位相同的电流互相迭加。 测磁原理 超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场中。例如,若在超导结的两端接上电源,电 压表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表 开始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流IC, 此时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极 大值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子φ0,可得到透入 超导结的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出φ,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化,在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ0即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小。 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化。
(a) － (c) +
(b)
RF线圈 输入线圈
RF线圈 铌圆柱 铌膜 微桥 压板 (d) (e) RF SQUID结构图
铌柱
输入线圈
隧道结 铌碗
(f)
（二）DC SQUID 直流超导量子干涉器（DC SQUID）是在一块超 导体上由两个超导隧道结而构成的超导环。超导 环中存在超导量子干涉效应，测量时用直流电流 进行偏置，如图所示。
N
S
磁导盘
（a）
（b）
磁悬浮现象示意图
根据迈斯纳效应，把磁体放在超导盘上方，或在超导 环上方放一超导球时， 图(a)中超导盘和磁铁之间有排 斥力，能把磁铁浮在超导盘的上面；图(b)中由于超导 球有磁屏蔽作用，其结果可使超导球悬浮起来。这种 现象称为磁悬浮现象。
3、 磁通量子化
假定有一中空圆筒形超导体(如图)并 按下列步骤进行： (1)常态让磁场H穿过圆筒的中空部分。 (2)超导态筒的中空部分有磁场。 感生电流 (3)超导态撤掉磁场H，圆筒的中 H≠0 T<TC 空部分仍有磁场，并使磁场保持 不变。称为冻结磁通现象。 冻结磁通示意图 超导圆筒在超导态时，中空部分的磁通量是量子化的， 并且只能取φ 0的整数倍，而不能取任何别的值。
h—普郎克常数，e —电子电量， h 15 0 2.07 10 Wb φ —磁通量量子，磁通量自然单位 0 2e
中空部分通过的总磁通量
n 10
4、约瑟夫逊效应
该图是两块 超导体 中间隔 着一厚度仅10～30Å的绝缘介质 超导体 超导体 层而形成的 “超导体—绝缘层— 超导体”的结构，通常称这种结 超导结示意图 构为超导隧道结，也称约瑟夫逊 结。中间的薄层区域称为结区。这种超导隧道结具有特 殊而有用的性质。 超导电子能通过绝缘介质层，表现为电流能够无阻挡 地流过，表明夹在两超导体之间的绝缘层很薄且具有超 导性。约瑟夫逊结能够通过很小超导电流的现象，称为 超导隧道结的约瑟夫逊效应，也称直流约瑟夫逊效应。 超导结在直流电压作用下可产生交变电流，从而辐射和 吸收电磁波。这种特性称为交流约瑟夫逊效应。
一、SQUID磁敏传感器的基本原理
ρ ρ
ρ0K 0 （a） 0 T/K 电阻随温度变化曲线 a、正常导体；b、超导体 TC
ρ0 （b） T/K
超导电性：在某一温度TC以下电阻值突然消失的现象。 超导体：具有超导电性的物体。
临界温度(TC)：超导体从具有一定电阻值的正常态转变为 电阻值突然为零时所对应的温度,其值一般从3.4K至18K
2 10 T m 4 2 10 T 11 2 Ld 110 m
2
0
15
二、SQUID磁敏传感器的构成类型
超导量子干涉器（SQUID）是指由超导隧 道结和超导体组成的闭合环路。其临界电流是 环路中外磁通量的周期函数；其周期则为磁通 量子φ0，它具有宏观干涉现象。通常，人们称 这样的超导环路为超导量子干涉器件。
5
6
H
IC是的φ 周期函数
根据量子力学理论，超导 sin 0 结允许通过的最大超导电 I C ( ) I C (0) 流Imax与φ 的关系式
0
φ ——沿介质层及其两侧超导体边缘透入超导结的磁通量； φ 0——磁通量子； IC(0)——没有外磁场作用时，超导结的临界电流。
应用领域
深部地球物理：用带有SQUID磁敏传感器的大地电磁 测深仪进行大地电磁测深，效果甚好。 在古地磁考古、测井、重力勘探及预报天然地震中， SQUID也具有重要作用。 在生物医学方面，应用SQUID磁测仪器可测量心磁图、 脑磁图等，从而出现了神经磁学、脑磁学等新兴学科， 为医学研究开辟了新的领域。 在固体物理、生物物理、宇宙空间的研究中，SQUID 可用来测量极微弱的磁场，如美国国家航空宇航局用 SQUID磁测仪器测量了阿波罗飞行器带回的月球样品的 磁矩。 SQUID技术还可用作电流计，电压标准，计算机中存 储器，通讯电缆等；在超导电机、超导输电、超导磁流 体发电、超导磁悬浮列车等方面，均得到广泛应用。
同 轴 线
L1
L2
×
L环
超导磁通变换器示意图
音频振荡器
（二）零磁通法
射频振荡器 放大器 相敏检波器
超导环
LT
谐振线圈 音频振荡器
CT Rf
Vf 积分器
(a)
Rf
积分器 Vf 调 制 线 圈
LT
超导环
CT
放大器
相敏检波器
（b）
（三）零电流法
采用反馈方式，反馈电流不是加到直接与超导环耦 合的线圈上，而是加到与磁通变换器附加线圈Lf相耦 合的反馈线圈上，如图所示。
超导量子干涉器件有两种类型：
射频超导量子干涉器（RF SQUID） 直流超导量子干涉器（DC SQUID）
（一）RF SQUID
射频超导量子干涉器含 有一个超导隧道结的超 导环，在超导环中存在 超导量子干涉效应。测 量时，采用射频电流进 行偏置，其构成形式如 图所示。
超导环
RF 振荡器
CT
RT
采用交流偏置,将一射频磁场耦合到超导环上，在外磁通 作用下,测量超导结产生电动势。 偏置的目的是使超导结周期地达到临界状态,使环外磁通 以量子化的形式进入环内，从而在超导环内的超导电流产 生周期变化，这样在结上产生周期电动势，实现磁测。
测量外磁场的灵敏度与测定振荡的次数n的精度及φ 的大 小有关。设n可测准至一个周期的1/100，则测得最小的 变化量应为φ 0/100=2×10-15T·2。若假设磁场在超导结 m 上的透入面积为L· (L是超导结的宽度，一般为0.lmm左 d 右；d是磁场在介质层及其两侧超导体中透入的深度)， 则对Sn—SnO—Sn结来说，锡的穿透深度λ =500Å，亦即 d=2λ =1000Å。则，L· ＝1×10-11m2，这里临界电流的 d 起伏周期是磁通量子φ 0,φ 0=2×10-15T·2,对于透入面积 m L·为1×10-11m2的锡结而言，临界电流的起伏周期是： d
一、磁通门式磁敏传感器的物理基础
（一）磁滞回线和磁饱和现象
磁饱和现象 饱和磁感应强度Bs 饱和磁场强度Hs 磁滞现象：磁感应强度的 变化滞后于磁场H的变化 最大剩磁Br Br, Bs，Hs及矫顽力Hc是磁性材 料的四个重要参数。 磁通门传感器使用软磁性材料。 动态导磁率
dB d dH
D
静态磁滞回线示意图 B Bs Br
探 测 线 圈 输入线圈
Mi LT
Lp Lf
Li
超导环
CT
电 子 线 路
Rf
Vf
反馈线圈
优点：
磁通变换器中的电流为零； 在探测线圈附近的磁场畸变不大。
四、SQUID磁敏传感器的应用
磁测量
电测量 重力测量 辐射测量 磁共振测量 超导磁力仪，超导磁力梯度仪 超导岩石磁力仪，超导磁化率仪 超导检流计，超导微伏计，超导电位计 超导重力仪，超导加速仪 超导重力梯度仪 超导辐射检测器
第二章 磁敏传感器
磁敏传感器是对磁场参量(B,H,φ)敏感的元器件或 装置 ,具有把磁学物理量转换为电信号的功能。
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
质子旋进式磁敏传感器 光泵式磁敏传感器 SQUID磁敏传感器 磁通门式磁敏传感器 感应式磁敏传感器 半导体磁敏传感器 机械式磁敏传感器
超导磁通变换器方法
零磁通法
零电流方法
（一）超导磁通变换器方法
超导磁通变换器由SQUID加上两个互相连 接的线圈构成，如图所示。图中的L环是超导环 的电感，L2是与超导环相耦合的线圈电感，L1 是与外磁通相耦合，且与L2相连的线圈电感。
↑ 至 放 大 器
利用磁通变换器可 以提高测量磁场及测量 磁场梯度的灵敏度，同 时还可以完成其它一些 有关磁的测量，如测定 物质的磁化率等。
2、完全逆磁性，迈斯纳(Meissner)效应， 或排磁效应
（a ）
迈斯纳效应示意图 （a）正常态时，超导体内部磁场分布 （b）在超导态时，超导体内部磁场分布
（b）
超导体不管在有无外磁场存在情况下，一旦进入超导 状态，其内部磁场均为零，即磁场不能进入超导体内 部而具有排磁性，亦称之为迈斯纳效应。
超导球
（三）法拉第电磁感应定律
内容：不论何种原因使通过一回路所包围面积 内的磁通量φ发生变化时，回路上产生的感应电 动势E与磁通随时间t的变化率的负值成正比。
d E k dt
式中
k——比例系数。
A
B
O -Hc C
F Hc
Hs
H
E
-Br
（二）磁致伸缩现象 定义：物体在磁场中被磁化后，在磁化方向 上会产生伸长或缩短现象。 饱和磁致伸缩系数
s l l
Δl/l
30 20 10 0 -10
45 坡莫合金
Fe
Co
-20 -30 0
Ni 10 20 H/10-4T 30 40
几种磁性材料的伸缩系数
1、理想导电性——零电阻特性
S
H H
S
N
（a） （a）T＞Tc H≠0
N
（b） 理想导电性实验 （b）T＜TC H≠0 （c） （c）T＜TC H=0
若将一超导环置于外磁场中，然后使其降温至临 界温度以下，再撤掉外加磁场，此时发现超导环内有 一感生电流I，超导环内无电阻消耗能量，此电流将永 远维持下去 ，因无电阻。
第三节 SQUID磁敏传感器
SQUID磁敏传感器是一种新型的灵敏度极高的磁敏传感 器，是以约瑟夫逊（Jose Phson）效应为理论基础， 用超导材料制成的，在超导状态下检测外磁场变化的 一种新型磁测装置。 特点 灵敏度极高：可达10-15T，比灵敏度较高的光泵式磁 敏传感器要高出几个数量级； 测量范围宽：可从零场测量到几kT； 频带宽：响应频率可从零响应到几kHz。
超导核磁共振仪，超导核磁共振磁力仪 超导核磁共振测井仪
第四节 磁通门式磁敏传感器
磁通门式磁敏传感器又称为磁饱和式磁敏传感器。 利用某些高导磁率的软磁性材料（如坡莫合金）作磁 芯，以其在交变磁场作用下的磁饱和特性及法拉第电 磁感应原理研制成的测磁装置。
最大特点：适合在零磁场附近工作的弱磁场进行测量。 传感器可作成体积小，重量轻、功耗低，既可测纵向向 量T、垂直向量Z，也可测ΔT、ΔZ，不受磁场梯度影响， 测量的灵敏度可达0.01nT，且可和磁秤混合使用组成磁 测仪器。 应用：航空、地面、测井等方面的磁法勘探，在军事上， 也可用于寻找地下武器（炮弹、地雷等）和反潜。还可 用于预报天然地震及空间磁测等。
绝缘层
直流约瑟夫逊效应表明，超导隧道结的介质层具有 超导体的一些性质，但不能认为它是临界电流很小的超 导体，它还有一般超导体所没有的性质。 实验证明，当结区两端加上直流电压时，结区会出 现高频的正弦电流，其频率正比于所加的直流电压，即 f = KV
式中 K=2e/h=483.61012Hz/V。
根据电动力学理论高频电流会从结区向外辐射电磁波。
I C1 1
IA
A
IB
B
E
C2
2
DC SQUID构成示意图
铌螺钉
石英管 聚酯膜 铅铟合金膜 铌圆柱体
(a)
隧道脂
铅膜条
(b) 微桥
金属条
铌膜条
铌膜条 (c) DC SQUID 结构图
T形铅膜
三、SQUID 磁敏传感器的检测方法
应用超导量子干涉器检测磁通量变化时wenku.baidu.com 除经常使用的锁相放大技术外，还采用
可见，超导隧道结在直流电压作用下，产生交变电流， 辐射和吸收电磁波，这种特性即交流约瑟夫逊效应。
5、IC—H 特性
Ic 20 10 Ф=0 0 1 2 3 4 超导结的Ic-H曲线
约瑟夫逊的直流效应受 着磁场的影响。而临界电流 IC对磁场亦很敏感，即随着 磁场的加大临界电流IC逐渐 变小，如图所示。
临界电流随外磁场周期起伏变化，这是由于在一定磁场 作用下，超导结各点的超导电流具有确定的相位。相位 相反的电流互相抵消；相位相同的电流互相迭加。 测磁原理 超导结临界电流随外加磁场而周期起伏变化的原理,完全 可用于测量磁场中。例如,若在超导结的两端接上电源,电 压表无显示时,电流表所显示的电流是为超导电流;电压表 开始有电压显示时,则电流表所显示的电流为临界电流IC, 此时,加入外磁场后,临界电流将有周期性的起伏,且其极 大值逐渐衰减,振荡的次数n乘以磁通量子φ0,可得到透入 超导结的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁场H成正比关系,如 果能求出φ,磁场H即可求出。同理,若外磁场H有变化,则 磁通量亦随变化,在此变化过程中,临界电流的振荡次数n 乘以φ0即得到磁通量的大小,亦反映了外磁场变化的大小。 因而,可利用超导技术测定外磁场的大小及其变化。
(a) － (c) +
(b)
RF线圈 输入线圈
RF线圈 铌圆柱 铌膜 微桥 压板 (d) (e) RF SQUID结构图
铌柱
输入线圈
隧道结 铌碗
(f)
（二）DC SQUID 直流超导量子干涉器（DC SQUID）是在一块超 导体上由两个超导隧道结而构成的超导环。超导 环中存在超导量子干涉效应，测量时用直流电流 进行偏置，如图所示。
N
S
磁导盘
（a）
（b）
磁悬浮现象示意图
根据迈斯纳效应，把磁体放在超导盘上方，或在超导 环上方放一超导球时， 图(a)中超导盘和磁铁之间有排 斥力，能把磁铁浮在超导盘的上面；图(b)中由于超导 球有磁屏蔽作用，其结果可使超导球悬浮起来。这种 现象称为磁悬浮现象。
3、 磁通量子化
假定有一中空圆筒形超导体(如图)并 按下列步骤进行： (1)常态让磁场H穿过圆筒的中空部分。 (2)超导态筒的中空部分有磁场。 感生电流 (3)超导态撤掉磁场H，圆筒的中 H≠0 T<TC 空部分仍有磁场，并使磁场保持 不变。称为冻结磁通现象。 冻结磁通示意图 超导圆筒在超导态时，中空部分的磁通量是量子化的， 并且只能取φ 0的整数倍，而不能取任何别的值。
h—普郎克常数，e —电子电量， h 15 0 2.07 10 Wb φ —磁通量量子，磁通量自然单位 0 2e
中空部分通过的总磁通量
n 10
4、约瑟夫逊效应
该图是两块 超导体 中间隔 着一厚度仅10～30Å的绝缘介质 超导体 超导体 层而形成的 “超导体—绝缘层— 超导体”的结构，通常称这种结 超导结示意图 构为超导隧道结，也称约瑟夫逊 结。中间的薄层区域称为结区。这种超导隧道结具有特 殊而有用的性质。 超导电子能通过绝缘介质层，表现为电流能够无阻挡 地流过，表明夹在两超导体之间的绝缘层很薄且具有超 导性。约瑟夫逊结能够通过很小超导电流的现象，称为 超导隧道结的约瑟夫逊效应，也称直流约瑟夫逊效应。 超导结在直流电压作用下可产生交变电流，从而辐射和 吸收电磁波。这种特性称为交流约瑟夫逊效应。
一、SQUID磁敏传感器的基本原理
ρ ρ
ρ0K 0 （a） 0 T/K 电阻随温度变化曲线 a、正常导体；b、超导体 TC
ρ0 （b） T/K
超导电性：在某一温度TC以下电阻值突然消失的现象。 超导体：具有超导电性的物体。
临界温度(TC)：超导体从具有一定电阻值的正常态转变为 电阻值突然为零时所对应的温度,其值一般从3.4K至18K
2 10 T m 4 2 10 T 11 2 Ld 110 m
2
0
15
二、SQUID磁敏传感器的构成类型
超导量子干涉器（SQUID）是指由超导隧 道结和超导体组成的闭合环路。其临界电流是 环路中外磁通量的周期函数；其周期则为磁通 量子φ0，它具有宏观干涉现象。通常，人们称 这样的超导环路为超导量子干涉器件。
5
6
H
IC是的φ 周期函数
根据量子力学理论，超导 sin 0 结允许通过的最大超导电 I C ( ) I C (0) 流Imax与φ 的关系式
0
φ ——沿介质层及其两侧超导体边缘透入超导结的磁通量； φ 0——磁通量子； IC(0)——没有外磁场作用时，超导结的临界电流。
应用领域
深部地球物理：用带有SQUID磁敏传感器的大地电磁 测深仪进行大地电磁测深，效果甚好。 在古地磁考古、测井、重力勘探及预报天然地震中， SQUID也具有重要作用。 在生物医学方面，应用SQUID磁测仪器可测量心磁图、 脑磁图等，从而出现了神经磁学、脑磁学等新兴学科， 为医学研究开辟了新的领域。 在固体物理、生物物理、宇宙空间的研究中，SQUID 可用来测量极微弱的磁场，如美国国家航空宇航局用 SQUID磁测仪器测量了阿波罗飞行器带回的月球样品的 磁矩。 SQUID技术还可用作电流计，电压标准，计算机中存 储器，通讯电缆等；在超导电机、超导输电、超导磁流 体发电、超导磁悬浮列车等方面，均得到广泛应用。
同 轴 线
L1
L2
×
L环
超导磁通变换器示意图
音频振荡器
（二）零磁通法
射频振荡器 放大器 相敏检波器
超导环
LT
谐振线圈 音频振荡器
CT Rf
Vf 积分器
(a)
Rf
积分器 Vf 调 制 线 圈
LT
超导环
CT
放大器
相敏检波器
（b）
（三）零电流法
采用反馈方式，反馈电流不是加到直接与超导环耦 合的线圈上，而是加到与磁通变换器附加线圈Lf相耦 合的反馈线圈上，如图所示。
超导量子干涉器件有两种类型：
射频超导量子干涉器（RF SQUID） 直流超导量子干涉器（DC SQUID）
（一）RF SQUID
射频超导量子干涉器含 有一个超导隧道结的超 导环，在超导环中存在 超导量子干涉效应。测 量时，采用射频电流进 行偏置，其构成形式如 图所示。
超导环
RF 振荡器
CT
RT
采用交流偏置,将一射频磁场耦合到超导环上，在外磁通 作用下,测量超导结产生电动势。 偏置的目的是使超导结周期地达到临界状态,使环外磁通 以量子化的形式进入环内，从而在超导环内的超导电流产 生周期变化，这样在结上产生周期电动势，实现磁测。
测量外磁场的灵敏度与测定振荡的次数n的精度及φ 的大 小有关。设n可测准至一个周期的1/100，则测得最小的 变化量应为φ 0/100=2×10-15T·2。若假设磁场在超导结 m 上的透入面积为L· (L是超导结的宽度，一般为0.lmm左 d 右；d是磁场在介质层及其两侧超导体中透入的深度)， 则对Sn—SnO—Sn结来说，锡的穿透深度λ =500Å，亦即 d=2λ =1000Å。则，L· ＝1×10-11m2，这里临界电流的 d 起伏周期是磁通量子φ 0,φ 0=2×10-15T·2,对于透入面积 m L·为1×10-11m2的锡结而言，临界电流的起伏周期是： d
一、磁通门式磁敏传感器的物理基础
（一）磁滞回线和磁饱和现象
磁饱和现象 饱和磁感应强度Bs 饱和磁场强度Hs 磁滞现象：磁感应强度的 变化滞后于磁场H的变化 最大剩磁Br Br, Bs，Hs及矫顽力Hc是磁性材 料的四个重要参数。 磁通门传感器使用软磁性材料。 动态导磁率
dB d dH
D
静态磁滞回线示意图 B Bs Br
探 测 线 圈 输入线圈
Mi LT
Lp Lf
Li
超导环
CT
电 子 线 路
Rf
Vf
反馈线圈
优点：
磁通变换器中的电流为零； 在探测线圈附近的磁场畸变不大。
四、SQUID磁敏传感器的应用
磁测量
电测量 重力测量 辐射测量 磁共振测量 超导磁力仪，超导磁力梯度仪 超导岩石磁力仪，超导磁化率仪 超导检流计，超导微伏计，超导电位计 超导重力仪，超导加速仪 超导重力梯度仪 超导辐射检测器
第二章 磁敏传感器
磁敏传感器是对磁场参量(B,H,φ)敏感的元器件或 装置 ,具有把磁学物理量转换为电信号的功能。
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
质子旋进式磁敏传感器 光泵式磁敏传感器 SQUID磁敏传感器 磁通门式磁敏传感器 感应式磁敏传感器 半导体磁敏传感器 机械式磁敏传感器
超导磁通变换器方法
零磁通法
零电流方法
（一）超导磁通变换器方法
超导磁通变换器由SQUID加上两个互相连 接的线圈构成，如图所示。图中的L环是超导环 的电感，L2是与超导环相耦合的线圈电感，L1 是与外磁通相耦合，且与L2相连的线圈电感。
↑ 至 放 大 器
利用磁通变换器可 以提高测量磁场及测量 磁场梯度的灵敏度，同 时还可以完成其它一些 有关磁的测量，如测定 物质的磁化率等。
2、完全逆磁性，迈斯纳(Meissner)效应， 或排磁效应
（a ）
迈斯纳效应示意图 （a）正常态时，超导体内部磁场分布 （b）在超导态时，超导体内部磁场分布
（b）
超导体不管在有无外磁场存在情况下，一旦进入超导 状态，其内部磁场均为零，即磁场不能进入超导体内 部而具有排磁性，亦称之为迈斯纳效应。
超导球
（三）法拉第电磁感应定律
内容：不论何种原因使通过一回路所包围面积 内的磁通量φ发生变化时，回路上产生的感应电 动势E与磁通随时间t的变化率的负值成正比。
d E k dt
式中
k——比例系数。
A
B
O -Hc C
F Hc
Hs
H
E
-Br
（二）磁致伸缩现象 定义：物体在磁场中被磁化后，在磁化方向 上会产生伸长或缩短现象。 饱和磁致伸缩系数
s l l
Δl/l
30 20 10 0 -10
45 坡莫合金
Fe
Co
-20 -30 0
Ni 10 20 H/10-4T 30 40
几种磁性材料的伸缩系数