本發明專利技術公開了一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置、方法及存儲介質，所述裝置包括：NV色心磁傳感器，NV色心磁傳感器設置在待測磁場中；旋轉位移臺，用于調整NV色心磁傳感器的磁測量方向；控制組件，用于向NV色心磁傳感器持續提供激光信號和微波信號，以使NV色心磁傳感器產生熒光信號，并在預設頻率范圍內改變微波信號的微波頻率，以及獲取熒光信號的熒光強度與微波頻率的關系，根據關系控制旋轉位移臺將NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與待測磁場的磁場方向一致，并在磁測量方向與磁場方向一致時，根據熒光信號得到待測磁場的磁場強度。由此，該裝置，在實現NV色心磁傳感器直接測量強磁場的同時，提高強磁場測量的精度。提高強磁場測量的精度。提高強磁場測量的精度。
【技術實現步驟摘要】
基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置、方法及存儲介質
[0001]本專利技術涉及磁場測量
，尤其涉及一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置、一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測方法和一種計算機可讀存儲介質。
技術介紹
[0002]NV色心是金剛石中的一種點缺陷，這種點缺陷可以產生磁共振效應，并且可以用光學方法探測共振效應的發生，以及共振效應的強度。例如：NV色心可以被綠色激光激發出紅色熒光。而在發射微波至NV色心產生磁共振時，紅色熒光的強度會明顯降低，微波頻率越接近共振頻率熒光強度越低。
[0003]原子核帶有正電，許多元素的原子核，如1H、19F和31P等進行自旋運動。通常情況下，原子核自旋軸的排列是無規律的，但將其置于外加磁場中時，核自旋空間取向從無序向有序過渡。這樣一來，自旋的核同時也以自旋軸和外加磁場的向量方向的夾角繞外加磁場向量旋進，這種旋進叫做拉莫爾旋進，就像旋轉的陀螺在地球的重力下的轉動。自旋系統的磁化矢量由零逐漸增長，當自旋系統達到平衡時，磁化強度達到穩定值。如果此時核自旋系統受到外界作用，如一定頻率的射頻激發原子核即可引起共振效應。這樣，自旋核還要在射頻方向上旋進，這種疊加的旋進狀態叫做章動。在射頻脈沖停止后，自旋系統已激化的原子核，不能維持這種狀態，將恢復到磁場中原來的排列狀態，同時釋放出微弱的能量，成為射電信號，把這許多信號檢出，并使之能進行空間分辨時，就得到運動中原子核分布圖像。
[0004]相關技術中，通過NV色心計算磁場強度有兩種方法：一種是，發生磁共振時，磁場強度和NV色心周圍的微波頻率滿足一定關系，根據這一關系，利用微波頻率計算出磁場強度；另一種是，當磁共振沒有達到極限時，利用熒光強度修正微波頻率的偏差，同樣可以計算出磁場強度。
[0005]然而，上面的方案只能用在磁場強度較低的情況下。如果磁場強度超過100高斯，NV色心的電子能級之間會發生混疊，破壞電子躍遷過程，那么NV色心的熒光強度將不再隨磁場強度的變化而改變，無法實現磁測量功能，因此，NV色心磁傳感器不能直接測量強磁場，在強磁場測量的應用方向上存在空白。
技術實現思路
[0006]本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的一個目的在于提出一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，在實現NV色心磁傳感器直接測量強磁場的同時，提高強磁場測量的精度。
[0007]本專利技術的第二個目的在于提出一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測方法。
[0008]本專利技術的第三個目的在于提出一種計算機可讀存儲介質。
[0009]為達到上述目的，本專利技術第一方面實施例提出了一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，所述裝置包括：NV色心磁傳感器，所述NV色心磁傳感器設置在待測磁場中；旋轉位移臺，用于調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向；控制組件，用于向所述NV色心磁傳感
器持續提供激光信號和微波信號，以使所述NV色心磁傳感器產生熒光信號，并在預設頻率范圍內改變所述微波信號的微波頻率，以及獲取所述熒光信號的熒光強度與微波頻率的關系，根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致，并在所述磁測量方向與所述磁場方向一致時，根據所述熒光信號得到所述待測磁場的磁場強度。
[0010]進一步地，所述旋轉位移臺包括：位移機構，用于將所述NV色心磁傳感器進行上下、左右位移；旋轉機構，用于將所述NV色心磁傳感器進行旋轉。
[0011]根據本專利技術的一個實施例，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體用于：在根據所述關系判定所述熒光強度隨所述微波頻率變換未出現明顯的吸收峰時，通過所述旋轉機構調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向，直至所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰。
[0012]進一步地，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體還用于：在根據所述關系判定所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰時，調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小。
[0013]進一步地，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體還用于：在調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小之后，通過所述位移機構調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小。
[0014]根據本專利技術實施例的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，在實現NV色心磁傳感器直接測量強磁場的同時，提高強磁場測量的精度。
[0015]為達到上述目的，本專利技術第二方面實施例提出了一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測方法，所述方法包括：向設置在待測磁場中的NV色心磁傳感器持續提供激光信號和微波信號，以使所述NV色心磁傳感器產生熒光信號；在預設頻率范圍內改變所述微波信號的微波頻率，并獲取所述熒光信號的熒光強度與微波頻率的關系；根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致；在所述磁測量方向與所述磁場方向一致時，根據所述熒光信號得到所述待測磁場的磁場強度。
[0016]根據本專利技術的一個實施例，所述根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致，包括：在根據所述關系判定所述熒光強度隨所述微波頻率變換未出現明顯的吸收峰時，控制所述旋轉位移臺對所述NV色心磁傳感器進行旋轉，直至所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰。
[0017]進一步地，所述根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致，還包括：在所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰時，調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小。
[0018]進一步地，所述根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致，還包括：在調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小之后，控制所述旋轉位移臺對所述NV色心磁傳感器
進行上下、左右平移，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小。
[0019]根據本專利技術實施例的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測方法，在實現NV色心磁傳感器直接測量強磁場的同時，提高強磁場測量的精度。
[0020]為達到上述目的，本專利技術第三方面實施例提出了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時，實現所述的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測方法。
[0021]本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
附圖說明
[0022]圖1是本專利技術一個實施例的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置的結構構示意圖；
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【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：NV色心磁傳感器，所述NV色心磁傳感器設置在待測磁場中；旋轉位移臺，用于調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向；控制組件，用于向所述NV色心磁傳感器持續提供激光信號和微波信號，以使所述NV色心磁傳感器產生熒光信號，并在預設頻率范圍內改變所述微波信號的微波頻率，以及獲取所述熒光信號的熒光強度與微波頻率的關系，根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述NV色心磁傳感器的磁測量方向調整至與所述待測磁場的磁場方向一致，并在所述磁測量方向與所述磁場方向一致時，根據所述熒光信號得到所述待測磁場的磁場強度。2.根據權利要求1所述的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，其特征在于，所述旋轉位移臺包括：位移機構，用于將所述NV色心磁傳感器進行上下、左右位移；旋轉機構，用于將所述NV色心磁傳感器進行旋轉。3.根據權利要求2所述的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，其特征在于，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體用于：在根據所述關系判定所述熒光強度隨所述微波頻率變換未出現明顯的吸收峰時，通過所述旋轉機構調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向，直至所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰。4.根據權利要求3所述的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，其特征在于，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體還用于：在根據所述關系判定所述熒光強度隨所述微波頻率變換出現明顯的吸收峰時，調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小。5.根據權利要求4所述的基于NV色心磁傳感器的磁場檢測裝置，其特征在于，所述控制組件在根據所述關系控制所述旋轉位移臺將所述磁測量方向調整至與所述磁場方向一致時，具體還用于：在調整所述微波信號的微波頻率，直至所述熒光信號的熒光強度達到最小之后，通過所述位移機構調整所述NV色心磁傳感器的磁測量方向，直...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫峰，許克標，萬傳奇，
申請(專利權)人：國儀量子合肥技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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