【技术实现步骤摘要】
本技术涉及量子传感领域，特别是涉及一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器。
技术介绍
1、压磁效应是指铁磁材料在机械力的作用下，其内部产生机械应力，引起磁导率发生变化。基于此效应，应运而生了压磁式传感器，这类传感器主要应用在压力、扭矩、触觉等的测量中，测量原理为在外磁场的作用下，将具有磁致伸缩性能的材料上因压力、扭矩、触觉等作用而产生的磁导率变化，转变为磁场的变化或线圈阻抗的变化或电动势的变化。现有技术中采用的方式为在铁磁材料上同时绕有激磁线圈和测量线圈，激磁线圈中通交流电，产生交变磁场，在铁磁材料的磁导率发生变化时，交变磁场发生变化，通过测量线圈的磁通量发生变化，进而测量线圈中产生的电流也会发生变化，由此通过测量电流来实现压力、扭矩或触觉的测量。
2、现有技术中通过上述方式实现测量的方案所存在的不足在于，存在空间分辨率低的问题，无法实现更精密的测量。而量子精密测量技术作为新兴发展的技术，例如基于金刚石nv色心的量子传感器，其具有纳米量级的高空间分辨率。本申请将其与压磁效应进行结合，来设计具有高空间分辨率的压磁式量子传感器，以实现力学多参数的检测。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，基于金刚石nv色心的纳米级空间分辨率，能够实现更精密的测量，且能够实现多参数的检测，降低检测成本。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，包括：含有n
3、进一步地，所述磁体为环形柱状结构的永磁体或电磁体，套设在压磁柱的侧面的外围。
4、进一步地，所述磁体还包围在所述金刚石的外围。
5、进一步地，还包括作用杆，其一端连接于压磁柱的作用端，另一端用于被施加压力或拉力，并将所施加的压力或拉力传递给压磁柱的作用端。
6、进一步地，还包括具有压磁效应的压磁环，其一端连接在底座的另一侧上，且将金刚石包围在其环内，另一端为扭矩的作用端。
7、进一步地，还包括作用环，其一端固定连接在所述压磁环的扭矩作用端上，另一端端面的环孔用于与待测轴连接，以将待测轴所施加的扭矩传递给压磁环的作用端。
8、进一步地，所述磁体还包围在所述压磁环的外围。
9、进一步地，所述光学检测装置包括激光发生器、双色片、滤波片、探测器，激光发生器产生的激光经双色片反射给金刚石，金刚石所产生的荧光经双色片透射后经滤波片过滤后被探测器收集。
10、进一步地，还包括微波源、微波放大器、微波环形器、微波天线，微波源产生的微波经微波放大器、微波环形器传输至微波天线，由微波天线辐射给金刚石。
11、进一步地，所述压磁柱的材质为硅钢、坡莫合金、铁磁金属、非晶态合金、晶态合金、超磁致伸缩材料中的一种，所述压磁环的材质为非晶合金、铁镓合金、铁钴合金中的一种。
12、如上所述，本技术的一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，具有以下有益效果：设置具有压磁效应的压磁柱，在其外围设置磁体，通过对压磁柱施加压力或拉力等待测参数，使得压磁柱的磁导率发生改变，进而改变通过压磁柱的磁感应强度，金刚石在激光、磁场的作用下产生荧光，通过收集荧光，根据荧光与磁感应强度的标定曲线可以获取磁感应强度的大小，再由磁感应强度与所施加的待检测参数之间的标定曲线，最终获取所需测量的检测参数值。本技术基于金刚石nv色心测量磁场的纳米级空间分辨率，在实现待测参数测量的同时，能够提高测量的空间分辨率。并且，本技术还在传感器中设置有压磁环，用于测量扭矩，进一步增加测量的参数数量，采用同一传感器实现更多参数的测量，降低了测量成本，具有广泛的应用价值。
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1.一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于，所述传感器包括：含有NV色心的金刚石（1）、具有压磁效应的压磁柱（2）、磁体（3）、光学检测装置（4）、底座（5），所述磁体（3）包围在压磁柱（2）的侧面的外围，压磁柱（2）的一端固定连接在底座（5）的一侧上，另一端为所施加的压力或拉力的作用端，金刚石（1）位于底座（5）的另一侧，光学检测装置（4）向金刚石照射激光，并收集金刚石所产生的荧光。
2.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述磁体（3）为环形柱状结构的永磁体或电磁体，套设在压磁柱（2）的侧面的外围。
3.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述磁体（3）还包围在所述金刚石（1）的外围。
4.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：还包括作用杆（6），其一端连接于压磁柱（2）的作用端，另一端用于被施加压力或拉力，并将所施加的压力或拉力传递给压磁柱（2）的作用端。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于压磁效应的
6.根据权利要求5所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：还包括作用环（8），其一端固定连接在所述压磁环（7）的扭矩作用端上，另一端端面的环孔用于与待测轴连接，以将待测轴所施加的扭矩传递给压磁环的作用端。
7.根据权利要求5所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述磁体（3）还包围在所述压磁环（7）的外围。
8.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述光学检测装置（4）包括激光发生器（41）、双色片（42）、滤波片（43）、探测器（44），激光发生器（41）产生的激光经双色片（42）反射给金刚石（1），金刚石（1）所产生的荧光经双色片（42）透射后经滤波片（43）过滤后被探测器（44）收集。
9.根据权利要求8所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：还包括微波源（9）、微波放大器（10）、微波环形器（11）、微波天线（12），微波源（9）产生的微波经微波放大器（10）、微波环形器（11）传输至微波天线（12），由微波天线（12）辐射给金刚石（1）。
10.根据权利要求5所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述压磁柱（2）的材质为硅钢、坡莫合金、铁磁金属、非晶态合金、晶态合金、超磁致伸缩材料中的一种，所述压磁环（7）的材质为非晶合金、铁镓合金、铁钴合金中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于，所述传感器包括：含有nv色心的金刚石（1）、具有压磁效应的压磁柱（2）、磁体（3）、光学检测装置（4）、底座（5），所述磁体（3）包围在压磁柱（2）的侧面的外围，压磁柱（2）的一端固定连接在底座（5）的一侧上，另一端为所施加的压力或拉力的作用端，金刚石（1）位于底座（5）的另一侧，光学检测装置（4）向金刚石照射激光，并收集金刚石所产生的荧光。
2.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述磁体（3）为环形柱状结构的永磁体或电磁体，套设在压磁柱（2）的侧面的外围。
3.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：所述磁体（3）还包围在所述金刚石（1）的外围。
4.根据权利要求1所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：还包括作用杆（6），其一端连接于压磁柱（2）的作用端，另一端用于被施加压力或拉力，并将所施加的压力或拉力传递给压磁柱（2）的作用端。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于压磁效应的力学多参数检测量子传感器，其特征在于：还包括具有压磁效应的压磁环（7），其一端连接在底座（5）的另一侧上，且将金刚石包围在其环内，另一端为扭矩的作用端。
6.根据权利要求5所述的基于压磁效应的力...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵博文，张少春，朱艳，柏秋丽，
申请(专利权)人：安徽省国盛量子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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