第四章 磁傳感器4-8課件

感應式磁敏傳感器基于法拉第電磁感應原理，制造工藝簡單，使用方便，性能比較穩(wěn)定，在國內(nèi)外運用較為廣泛?？梢詼y量恒定的、交變的或脈沖的磁場。最適合于測量交變磁場，并隨著被測磁場頻率的增加其測量靈敏度也獲得提高，其測量范圍很廣，分辨率可達10-12~10-13T。▲▲

感應式磁傳感器一般有空氣芯和鐵芯兩種，早期使用的磁傳感器都是空氣芯的。目前使用傳感器的鐵芯有：鐵氧體鐵芯—制造工藝簡單，價格便宜，應用較為廣泛。缺點：鐵氧體磁性材料機械變化和熱應力變化都會改變其導磁特性。坡莫合金鐵芯—屬于高初始磁導率磁性材料，大大提高傳感器的工作靈敏度和使用穩(wěn)定性。缺點：成本高，熱處理工藝比較復雜。非晶態(tài)鐵芯—磁感應傳感器更輕便、更穩(wěn)定、效果更好。缺點：價格較高。第四節(jié)感應式磁敏傳感器1一、感應式磁敏傳感器的物理基礎法拉第電磁感應定律對于帶有磁芯導磁率為μ的螺線管線圈，其感應電動勢e(t)為：被測磁場的變化率可由線圈的感應電動勢所反映。2××××××××××××××××屏蔽銅箔鋁管鋁蓋輸出線圈長螺旋管式傳感器構成示意圖磁芯

感應式磁傳感器通常由線圈和放大器兩部分組成。線圈中包括繞組和磁芯兩部分。磁芯通常采用高導磁率的磁性材料做成。3二、感應式磁敏傳感器的設計考慮因素：★要有一定的靈敏度，體積不宜過大?！镌胍粢M量低，這里包括熱噪音、溫差電勢、潮濕和接觸污染等引起的噪音；線圈內(nèi)阻要?。痪€圈避免用普通焊錫接頭；信號線要雙層屏蔽，且不能鍍錫；要求嚴格密封?！镆型晟频碾娖帘巍！镆M量降低磁芯的損耗，尤其是要降低渦流損耗。因此各片磁芯間要求嚴格絕緣。★磁芯的抗震性和溫度穩(wěn)定性要好。41、靈敏度為了獲得最大靈敏度，就必須使乘積NSμ為最大。初始靈敏度為了獲得最大信號，必須使接入放大器輸入電路之前的線圈本身具有較高的靈敏度，即能感應出較高的電動勢。這種靈敏度也稱為初始靈敏度σ。根據(jù)法拉第電磁感應定律，感應電動勢

52、信噪比主要考慮線圈電阻和匝數(shù)等參數(shù)的選擇。假設磁場的頻譜密度為δH、頻帶寬度為△F，則線圈的感應信號，而根據(jù)熱力學定律，噪聲為

式中，K—為波茲曼常數(shù)；T—為絕對溫度則信噪比63、磁芯材料磁芯是感應式磁傳感器的關鍵部件，它的性能將影響整個傳感器。一般對磁芯材料的要求有：①高磁導率μ已獲得最大磁感應強度；②高飽和磁感應強度BS以保證高飽和電流；③高電阻率以降低渦流損耗；④低的矯頑力HC，HC越低，磁滯損耗越小。主要的磁芯材料有：軟磁鐵氧體、坡莫合金、非晶合金、納米金合晶等。7三、感應式磁敏傳感器實例（一）CM11型感應式磁敏傳感器（美國）1、用途：測量大地的磁場微變，以探傷和研究沉積盆地及大地構造等問題。微變頻率一般是千分之幾到幾十赫茲。2、主要技術數(shù)據(jù)：磁芯長度，110.5cm；磁敏傳感器直徑，9.9cm；頻率范圍，5mHz~50Hz；靈敏度，50mV/nT（包括前置放大器在內(nèi)）；噪聲密度，約為0.16mnT/Hz（在1Hz內(nèi)）；線圈電感量，約30×104H。3、特點：體積較小，質(zhì)量?。?3.3kg），便于搬運。靈敏度較高，噪聲小，頻率響應可達50Hz。8（二）MTC—60型感應式磁敏傳感器（加拿大）是與鳳凰地物理有限公司的16道強量大地電磁測深系統(tǒng)配合使用的。傳感器磁芯也由高導率的坡莫合金制成。

1、傳感器線圈的類型：

（1）磁芯線圈—測量水平分量Hx、Hy；

（2）空心線圈—測量垂直分量Hz。

2、主要技術參數(shù)：磁芯長度，152cm；殼外徑，11.4cm；線圈電感，1300H；線圈電阻，1900Ω；靈敏度，100mV/nT；頻率范圍，0.55mHz~384Hz；噪聲密度，約100mnT。

3、特點：頻率范圍較寬，靈敏度較高。9感應式磁敏傳感器的應用

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磁通門式磁敏傳感器又稱為磁飽和式磁敏傳感器。

利用某些高導磁率的軟磁性材料（如坡莫合金）作磁芯，以其在交變磁場作用下的磁飽和特性及法拉第電磁感應原理研制成的測磁裝置。第五節(jié)磁通門式磁敏傳感器最大特點：適合在零磁場附近工作的弱磁場進行測量。傳感器可作成體積小，重量輕、功耗低，既可測縱向向量T、垂直向量Z，也可測ΔT、ΔZ，不受磁場梯度影響，測量的靈敏度可達0.01nT，且可和磁秤混合使用組成磁測儀器。應用：航空、地面、測井等方面的磁法勘探，在軍事上，也可用于尋找地下武器（炮彈、地雷等）和反潛。還可用于預報天然地震及空間磁測等。11一、磁通門式磁敏傳感器的物理基礎

磁飽和現(xiàn)象：當H增加到某一值HS之后B就幾乎不隨H的增加而增強。飽和磁感應強度Bs飽和磁場強度Hs

（一）磁滯回線和磁飽和現(xiàn)象BAHsHcFBr-HcE-BrDC靜態(tài)磁滯回線示意圖BsHOB磁滯現(xiàn)象：磁感應強度的變化滯后于磁場H的變化最大剩磁BrBr,Bs，Hs及矯頑力Hc是磁性材料的四個重要參數(shù)。磁通門傳感器使用軟磁性材料。動態(tài)導磁率12定義：物體在磁場中被磁化后，在磁化方向上會產(chǎn)生伸長或縮短現(xiàn)象。幾種磁性材料的伸縮系數(shù)3020100-10-20-30Δl/lFeCoNi010203040

H/10-4T45坡莫合金（二）磁致伸縮現(xiàn)象飽和磁致伸縮系數(shù)13內(nèi)容：不論何種原因使通過一回路所包圍面積內(nèi)的磁通量φ發(fā)生變化時，回路上產(chǎn)生的感應電動勢E與磁通隨時間t的變化率的負值成正比。（三）法拉第電磁感應定律式中k——比例系數(shù)。14二、磁通門磁力儀的主要性能1.分辨率磁通門磁力儀的分辨率(對微弱信號變化量的反應能力)相當高，一般可以達到1—10nT，相當于地磁場強度的0.00001—0.0001倍。特殊制造的磁通門磁力儀的分辨率可以達到0.001nT，因此可以用于測量地磁脈動。衛(wèi)星載磁通門式向量磁力儀的分辨率因量程而異，在測量弱磁場的時候分辨率可以達到0.002nT。限制分辨率的主要因素是電子線路前置放大器的噪聲以及探頭的靈敏度和噪聲。152.測量范圍磁通門磁力儀的測量范圍是—65000到65000nT之間。為了提高靈敏度和免受磁化產(chǎn)生永久磁場，磁通門磁力儀的探頭鐵芯由高導磁率軟磁材料制作。這些材料的飽和磁場強度Hs只有0.0001T左右。如果待測磁場達到或超過這個強度，激勵磁場的調(diào)制功能就明顯受限，被測磁場更強時，甚至可以將鐵芯磁化，必須退磁才能消除剩磁。所以，磁通門磁力儀被認為只適用于弱磁場的測量，3.頻率響應磁通門磁力儀頻率響應范圍大約在10Hz以內(nèi)，一般適用于測量緩慢變化的穩(wěn)恒磁場。監(jiān)測交變，脈動或擾動磁場時，需要特殊制作的磁強計。16從這幾種磁芯的性能來說，以圓形較好，跑道形次之。在磁場的分量測量中，用跑道形磁芯較多。磁通門傳感器的磁芯幾何形狀三、磁通門式磁敏傳感器的二次諧波法測磁原理171.長軸狀跑道形磁芯跑道型磁芯機構示意圖1—靈敏元件架；2—初級線圈3—輸出線圈；4—坡莫合金環(huán)

如圖所示，一般沿長軸方向的尺寸遠大于短軸方向的尺寸，故當沿長軸方向磁化時，要比沿短軸方向磁化時的退磁作用及退磁系數(shù)小得多。這樣，就可以認為跑道形磁芯僅被沿長軸方向的磁場所磁化。在實踐中，也僅測量沿長軸方向的磁場分量。

H1=2HmsinωtH2=-2Hmsinωt41LS2ff2L1L2318由分段函數(shù)組式可知，Es是一奇函數(shù)。富氏分解中的余弦項的系數(shù)an=0，a2=0。可計算出富氏分解中正弦項的系數(shù)b2，進而得出總感應電壓表達式：2.富氏分解法這就是測量線圈中感應電壓信號二次諧波的完整表達式。19由此可得出如下結論：1）傳感器測量線圈輸出二次諧波的電壓振幅與被測磁場He的大小成正比關系，根據(jù)這種關系可以測量外磁場。2）被測磁場的變號（及改變方向），二次諧波電壓的極性隨之改變。3）傳感器輸出二次諧波電壓的大小，除與被測磁場He近似成正比關系外，還與傳感器磁心對于對于He的有效動態(tài)相對磁導率、接收線圈的匝數(shù)、磁心有效面積、激勵磁場頻率、磁心的飽和磁場強度成正比關系，而與激勵磁場的振幅Hm成反比。這些將是設計與制造傳感器時的重要參數(shù)。20四、應用用磁通門式磁敏傳感器可以構成多種不同用途的測磁儀器。例如，用于磁測量的有：地面磁通門磁力儀，航空磁通門磁力儀，磁通門磁力梯度儀，三分量高分辨率磁通門磁力儀，小口徑井中磁力儀，微機型磁通門磁力儀以及用于探測地下炸彈、地雷等鐵磁性物體的探測儀器等。1、CCM-1型地面磁通門磁力儀2、磁通門磁力梯度儀21質(zhì)子旋進式磁敏傳感器是利用質(zhì)子在外磁場中的旋進現(xiàn)象，根據(jù)磁共振原理研制成功的。物理學已證明物質(zhì)是具有磁性的。對水分子（H2O）而言，從其分子結構、原子排列和化學價的性質(zhì)分析得知：水分子磁矩（即氫質(zhì)子磁矩）在外磁場作用下繞外磁場旋進。

一、質(zhì)子旋進式磁敏傳感器的測磁原理質(zhì)子磁矩旋進示意圖T

αM質(zhì)子的旋進頻率γp為質(zhì)子旋磁比（旋磁比：核磁矩和機械動量矩之比，是原子核所固有的特性，與離子電荷和質(zhì)量的比有關。不同的原子核有不同的旋磁比值。）；T為外磁場強度。f=γpT

/2π第六節(jié)

質(zhì)子旋進式磁敏傳感器22αM設質(zhì)子磁矩M在外磁場T的作用下有一力矩M×T，其動量矩的變化率等于外加磁力矩，即同理T綜合起來看：質(zhì)子磁矩M在外磁場T的作用下，繞外磁場T旋進，它的軌跡描繪出一個圓錐體，旋進的角頻率為ω，稱為拉莫爾頻率。根據(jù)簡諧振動方程可得：f=γpT

/2π式中則23當被測磁場很弱時，信號幅度大大衰減。對微弱的被測磁場，用一般的核磁共振檢測方法是接收不到旋進信號的。為了測得質(zhì)子磁矩M繞外磁場的旋進頻率f信號，必須采取特殊方法：二、磁場的測量與旋進信號在核磁共振中，共振信號的幅度與被測磁場T3/2成正比。使沿外磁場方向排列的質(zhì)子磁矩,在極化場的激勵下,建立質(zhì)子宏觀磁矩,并使其方向于外磁場方向垂直或接近垂直通常采用預極化方法或輔助磁場方法來建立質(zhì)子宏觀磁矩，以增強信號幅度。具體作法是:用圓柱形玻璃容器裝滿水樣品或含氫質(zhì)子液體，作為靈敏元件，在容器周圍繞上極化線圈和測量線圈或共用一個線圈，使線圈軸向垂直于外磁場T方向。24在垂直于外磁場方向加一極化場H（該場強約為外磁場的200倍）。在極化場作用下，容器內(nèi)水中質(zhì)子磁矩沿極化場方向排列，形成宏觀磁矩，如下圖所示。預極化法示意圖H*MMMHTθ當質(zhì)子磁矩在旋進過程中切割線圈，使線圈環(huán)繞面積中的磁通量發(fā)生變化，于是在線圈中就產(chǎn)生感應電動勢。當去掉極化場H，質(zhì)子磁矩則以拉莫爾旋進頻率繞外磁場旋進。25M

若測出感應電壓的頻率，就可計算出外磁場的大小。因為極化場H大于外磁場，因此,可使信噪比增大H/T倍。設外磁場T的磁感強度為0.5×10-4T，極化場H的磁感強度為100×10-4T，則可使信噪比增大200倍。υω=γTt2t在自由旋進的過程中，磁矩M的橫向分量以t2（橫向弛豫時間）為時間常數(shù)并隨時間逐漸趨近于零；在測量線圈中所接收的感應信號，也是以t2為時間常數(shù)按指數(shù)規(guī)律衰減的。M衰減示意圖感應信號衰減示意圖xy26核心：500cc左右有機玻璃容器,在容器外面繞以數(shù)百匝的導線,使線圈軸向與外磁場方向大致垂直,線圈中通以1～3A的電流,而形成約0.01T的極化場,使水中質(zhì)子磁矩指向極化場H的方向。質(zhì)子旋進式磁敏傳感器蒸餾水→T計數(shù)器放大器線圈質(zhì)子旋進式磁敏傳感器的組成E若迅速撤去極化磁場,則M的數(shù)值與方向均來不及變化,弛豫過程來不及影響M的行為,此時,質(zhì)子磁矩在自旋和外磁場T的作用下以角速度ω繞外磁場T旋進。在旋進的過程中，周期性切割測量線圈，產(chǎn)生感應信號。由于弛豫過程的作用，其信號幅度Vt的大小隨時間按指數(shù)規(guī)律衰減，其表示式為：27主要優(yōu)點：◆精度高，一般在（0.1~10）nT范圍內(nèi)；◆穩(wěn)定性好（因γp是一常數(shù)，其值只與質(zhì)子本身有關，它的值與外界溫度、壓力、濕度等因素均無關）；◆工作速度快，可直讀外磁場nT值；◆絕對值測量缺點是：極化功率大,只能進行快速點測；受磁場梯度影響較大28光泵式磁敏傳感器是高靈敏度光泵磁力儀的核心部件。它是以某些元素的原子在外磁場中產(chǎn)生的塞曼分裂為基礎，并采用光泵和磁共振技術研制成的。第七節(jié)

光泵式磁敏傳感器磁力儀種類：氦(He)光泵磁力儀,其中又分He3、He4光泵磁力儀;堿金屬光泵磁力儀,其共振元素有銣(Rb85、Rb87)、銫(Cs133)、鉀(K39)、汞(Hg)等。靈敏度高,一般為0.01nT量級,理論靈敏度高達10-2~10-4nT響應頻率高，可在快速變化中進行測量可測量磁場的總向量T及其分量，并能進行連續(xù)測量利用光泵傳感器做成的測磁儀器，是目前實際生產(chǎn)和科學技術應用中靈敏度較高的一種磁測儀器。它同質(zhì)子旋進式磁力儀相比有以下特點：29塞曼效應是指在外磁場中原子能級產(chǎn)生分裂的現(xiàn)象。一、氦（He4）光泵式磁敏傳感器的物理基礎xSSNv2v0v1Ov2v0v1zy塞曼效應：正常和反常塞曼效應正常塞曼效應：在弱磁場中,電子自旋量子數(shù)為零時(S=0)產(chǎn)生的塞曼效應。反常塞曼效應：在弱磁場中,電子自旋量子數(shù)不為零(S≠0)時產(chǎn)生的塞曼效應光泵式磁敏傳感器，不管是堿金屬Cs、Rb還是He4、He3光泵傳感器，電子自旋量子數(shù)均不為零（S≠0），并且均是在弱磁場中工作，故屬反常塞曼效應。π成分σ成分30He4原子在穩(wěn)態(tài)下既不具有核磁矩,也不具有殼層磁矩,整個原子不顯示磁性,在外磁場中不產(chǎn)生塞曼能級分裂。當把He4原子中一電子激發(fā)到亞穩(wěn)態(tài)時,對正氦s=l的情況，則具有電子自旋磁矩。這時是單個電子的自旋磁矩，即原子的總磁矩μJ等于電子的總自旋磁矩μS，即μJ=μS。由于電子自旋磁矩μJ是在外磁場作用下,故二、氦（He4）光泵式磁敏傳感器的測磁原理γs——電子的總磁矩比頻率f與外磁場T成正比關系，只要測出頻率f即可求得外磁場T的大小。He4光泵式磁敏傳感器測磁原理公式31j=1－11－11j=1D123S122P1D1線作用下He4亞穩(wěn)態(tài)原子的光泵作用示意圖00mj利用光使原子磁矩達到定向排列的過程,也稱光學取向。（一）光泵作用實質(zhì)32過程：在垂直于外磁場方向(即垂直于光軸)加一交變的磁場——射頻場，使射頻場的頻率f0等于相鄰磁子能級間的躍遷頻率。根據(jù)受激躍遷原則，射頻場將使富集在mj=+1磁子能級上的原子，產(chǎn)生受激躍遷。首先向mj=0磁子能級上躍遷，再逐漸向mj=-1的磁子能級躍遷，使原子的分布規(guī)律服從玻爾茲曼分布規(guī)律。于是原子磁矩的定向排列被打亂，完成了磁共振的整個過程。

（二）磁共振作用用射頻場打亂原子磁矩定向排列的過程。332345891061放大He4光泵式磁敏傳感器的組成框圖1—高頻激發(fā)振蕩器；2—氦燈；3—透鏡1；4—偏振偏；5—λ/4；6—吸收室；7—RF振蕩器；8—射頻線圈；9—透鏡2；10—光敏元件7He4光泵式磁敏傳感器系由吸收室、氦燈、兩個透鏡、偏振片、λ/4、光敏元件等元器件組成。

三、光泵式磁敏傳感器的組成及工作原理34靈敏度極高：可達10-15T，比靈敏度較高的光泵式磁敏傳感器要高出幾個數(shù)量級；第八節(jié)SQUID磁敏傳感器SQUID磁敏傳感器是一種新型的靈敏度極高的磁敏傳感器，是以約瑟夫遜（JosePhson）效應為理論基礎，用超導材料制成的，在超導狀態(tài)下檢測外磁場變化的一種新型磁測裝置。特點頻帶寬：響應頻率可從零響應到幾kHz。測量范圍寬：可從零場測量到幾kT；35深部地球物理：用帶有SQUID磁敏傳感器的大地電磁測深儀進行大地電磁測深，效果甚好。古地磁考古、測井、重力勘探及預報天然地震。生物醫(yī)學：應用SQUID磁測儀器可測量心磁圖、腦磁圖等，從而出現(xiàn)了神經(jīng)磁學、腦磁學等新興學科，為醫(yī)學研究開辟了新的領域。固體物理、生物物理、宇宙空間：SQUID可用來測量極微弱的磁場，如美國國家航空宇航局用SQUID磁測儀器測量了阿波羅飛行器帶回的月球樣品的磁矩。SQUID技術還可用作電流計，電壓標準，計算機中存儲器，通訊電纜等；在超導電機、超導輸電、超導磁流體發(fā)電、超導磁懸浮列車等方面，均得到廣泛應用。

應用領域36超導電性：在某一溫度TC以下電阻值突然消失的現(xiàn)象。（a）ρT/K0T/K

ρ0ρ0Kρ0TC（b）電阻隨溫度變化曲線a、正常導體；b、超導體一、SQUID磁敏傳感器的基本原理超導體：具有超導電性的物體。臨界溫度(TC)：超導體從具有一定電阻值的正常態(tài)轉變?yōu)殡娮柚低蝗粸榱銜r所對應的溫度,其值一般從3.4K至18K超導體特性：理想導電性；完全逆磁性；磁通量子化。37SSNNHH（c）（b）（a）（a）T＞TcH≠0（b）T＜TCH≠0（c）T＜TCH=0理想導電性實驗1、理想導電性——零電阻特性

若將一超導環(huán)置于外磁場中，然后使其降溫至臨界溫度以下，再撤掉外加磁場，此時發(fā)現(xiàn)超導環(huán)內(nèi)有一感生電流I，超導環(huán)內(nèi)無電阻消耗能量，此電流將永遠維持下去，因無電阻。38（a）（b）邁斯納效應示意圖（a）正常態(tài)時，超導體內(nèi)部磁場分布（b）在超導態(tài)時，超導體內(nèi)部磁場分布2、完全逆磁性，邁斯納(Meissner)效應，或排磁效應

超導體不管在有無外磁場存在情況下，一旦進入超導狀態(tài)，其內(nèi)部磁場均為零，即磁場不能進入超導體內(nèi)部而具有排磁性，亦稱之為邁斯納效應。39根據(jù)邁斯納效應，把磁體放在超導盤上方，或在超導環(huán)上方放一超導球時，圖(a)中超導盤和磁鐵之間有排斥力，能把磁鐵浮在超導盤的上面；圖(b)中由于超導球有磁屏蔽作用，其結果可使超導球懸浮起來。這種現(xiàn)象稱為磁懸浮現(xiàn)象。NS

超導球磁導盤（a）（b）磁懸浮現(xiàn)象示意圖超導環(huán)40

假定有一中空圓筒形超導體(如圖)并按下列步驟進行：(1)常態(tài)讓磁場H穿過圓筒的中空部分。(2)超導態(tài)筒的中空部分有磁場。3、磁通量子化感生電流H≠0T<TC凍結磁通示意圖(3)超導態(tài)撤掉磁場H，圓筒的中空部分仍有磁場，并使磁場保持不變。稱為凍結磁通現(xiàn)象。超導圓筒在超導態(tài)時，中空部分的磁通量是量子化的，并且只能取φ0的整數(shù)倍，而不能取任何別的值。h—普郎克常數(shù)，e—電子電量，φ0—磁通量量子，磁通量自然單位中空部分通過的總磁通量41該圖是兩塊超導體中間隔著一厚度僅10～30?的絕緣介質(zhì)層而形成的“超導體—絕緣層—超導體”的結構，通常稱這種結構為超導隧道結，也稱約瑟夫遜結。中間的薄層區(qū)域稱為結區(qū)。這種超導隧道結具有特殊而有用的性質(zhì)。

超導電子能通過絕緣介質(zhì)層，表現(xiàn)為電流能夠無阻擋地流過，表明夾在兩超導體之間的絕緣層很薄且具有超導性。約瑟夫遜結能夠通過很小超導電流的現(xiàn)象，稱為超導隧道結的約瑟夫遜效應，也稱直流約瑟夫遜效應。超導結在直流電壓作用下可產(chǎn)生交變電流，從而輻射和吸收電磁波。這種特性稱為交流約瑟夫遜效應。絕緣層超導體超導體超導結示意圖4、約瑟夫遜效應42直流約瑟夫遜效應表明，超導隧道結的介質(zhì)層具有超導體的一些性質(zhì)，但不能認為它是臨界電流很小的超導體，它還有一般超導體所沒有的性質(zhì)。實驗證明，當結區(qū)兩端加上直流電壓時，結區(qū)會出現(xiàn)高頻的正弦電流，其頻率正比于所加的直流電壓，即

f=KV式中K=2e/h=483.61012Hz/V。根據(jù)電動力學理論高頻電流會從結區(qū)向外輻射電磁波。可見，超導隧道結在直流電壓作用下，產(chǎn)生交變電流，輻射和吸收電磁波，這種特性即交流約瑟夫遜效應。43約瑟夫遜的直流效應受著磁場的影響。而臨界電流IC對磁場亦很敏感，即隨著磁場的加大臨界電流IC逐漸變小，如圖。超導結的Ic-H曲線01234562010HФ=0Ic5、IC—H特性根據(jù)量子力學理論，超導結允許通過的最大超導電流Imax與φ的關系式φ——沿介質(zhì)層及其兩側超導體邊緣透入超導結的磁通量；φ0——磁通量子；IC(0)——沒有外磁場作用時，超導結的臨界電流。IC是的φ周期函數(shù)44超導結臨界電流隨外加磁場而周期起伏變化的原理,用于磁場測量。如,若在超導結的兩端接上電源,電壓表無顯示時,電流表所顯示的電流是為超導電流;電壓表開始有電壓顯示時,則電流表所顯示的電流為臨界電流IC,此時,加入外磁場后,臨界電流將有周期性的起伏,且其極大值逐漸衰減,振蕩的次數(shù)n乘以磁通量子φ0,可得到透入超導結的磁通量φ=nφ0。而磁通量和磁場H成正比關系,如果能求出φ,磁場H即可求出。同理,若外磁場H有變化,則磁通量亦隨變化,在此變化過程中,臨界電流的振蕩次數(shù)n乘以φ0即得