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超导量子干涉器磁传感系统

阅读：789发布：2020-05-14

专利汇可以提供超导量子干涉器磁传感系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种超导量子干涉器磁传感系统，包括：包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与外部磁通的变化相对应的第一感应信号；与第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号；信号补偿处理单元，用于根据第一感应信号和第二感应信号各自所反映的磁通之差，来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通，并根据所得到的各相对磁通来补偿第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的第一感应信号予以输出。以实现本发明在长时间里能够连续测得高精度的感应信号。，下面是超导量子干涉器磁传感系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，包括：
包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与外部磁通的变化相对应的第一感应信号；
与所述第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号；
与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的信号补偿处理单元，用于利用预设的磁场磁通转换系数来分别确定所述第一感应信号和所述第二感应信号各自所反映的磁通，并计算两磁通之差，根据所得到的差值来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通量子数量，以及根据所得到的各相对磁通数量来补偿所述第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的连续的第一感应信号予以输出。
2.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述第二磁传感器包括：
第二超导量子干涉器件；
与所述第二超导量子干涉器件相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件的欠反馈电路，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件，使得所述第二超导量子干涉器件经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点；
与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的信号处理单元，用于根据所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号中各跳变沿的方向来确定各所述磁通量子变化周期的数字波形信号的幅值并生成所述数字波形信号，以将所述幅值作为磁通量子的整数倍计数，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形进行叠加，以得到反映所述外部磁通在连续的磁通量子的整数倍变化期间的感应信号。
3.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述磁通量子变化周期初始时的工作零点所满足的临界条件为其
中，为所述欠反馈电路输出为电压峰峰值期间所述第二超导量子干涉器件所感应的磁通变化量，为所述欠反馈电路输出为电压峰峰值期间自身产生的反馈磁通变化量，Φ0为一个磁通量子。
4.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述欠反馈电路包括：
放大单元，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按照预设比例予以放大；
依次与所述第二超导量子干涉器件相连的反馈电感和反馈电阻。
5.根据权利要求4所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述放大单元为与所述第二超导量子干涉器件相连的比例放大器；
则所述反馈电阻与所述比例放大器的输出端连接，所述反馈电感与所述反馈电阻相连且所述第二超导量子干涉器件互感。
6.根据权利要求5所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述第二超导量子干涉器件通过所述比例放大器的输出端输出经欠反馈后的感应信号。
7.根据权利要求4所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述放大单元包括：与所述第二超导量子干涉器件互感连接的磁通放大回路，所述磁通放大回路包括：与所述第二超导量子干涉器件互感的电感La、与所述反馈电感互感且与电感La串联的第三超导量子干涉器件、与所述第三超导量子干涉器件和电感La并联的电阻Rb22，以及与所述第三超导量子干涉器件互感的直流磁通调节回路；
则所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件相连，所述反馈电感与所述反馈电阻相连；
所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件的连接端还与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连。
8.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：
与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的模数转换器；
与所述模数转换器连接的计数波形生成器，用于按照所述第二超导量子干涉器件所感应的数字化后的感应信号的周期和所述感应信号的跳变沿的方向生成数字波形信号，其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子；
与所述计数波形生成器和模数转换器相连的合成器，用于将数字化后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到对应于所述外部磁通的跨多个磁通量子变化周期的感应信号。
9.根据权利要求2所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述超导量子干涉器磁传感器还包括：向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路。
10.根据权利要求7所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述超导量子干涉器磁传感器还包括：向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路，以及向所述第一超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第二偏置电路。
11.根据权利要求1所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述信号补偿处理单元包括：
与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的减法处理模块，用于以所述第一超导量子干涉器件的磁场磁通转换系数为基准，将所接收的第一感应信号和第二感应信号分别转换成第一磁通和第二磁通，并将所述第二磁通与第一磁通做减法运算，以得到并输出各磁通量程范围内的磁通；
与所述减法处理模块相连的差额磁通量子数计算模块，用于计算所述减法处理模块所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以预设的磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额；
与所述差额磁通量子数计算模块相连的补偿模块，用于根据各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，将所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，以得到对应所述外部磁通的连续变化的第一感应信号。
12.根据权利要求11所述的超导量子干涉器磁传感系统，其特征在于，所述差额磁通量子数计算模块所确定的各差额需满足公式：其中，ΔNi为
第i个其余磁通量程范围与预设的磁通量程范围之间因工作点变化产生的磁通量子数量之差，Φ0为一个磁通量子，ΦOFSi为第i个其余磁通量程范围内的磁通平均值，ΦOFS0预设的基准的磁通量程范围内的磁通平均值。

说明书全文

超导量子干涉器磁传感系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种磁传感系统，特别是涉及一种超导量子干涉器磁传感系统。

背景技术

[0002] 采用超导量子干涉器件（Superconducting Quantum Interference Device，以下简称SQUID）的传感器是目前已知的最灵敏、高分辨率的磁传感器。其最低可探测磁场强度达到飞特（10-15特斯拉）量级。广泛应用于心磁、脑磁、极低场核磁共振等微弱磁信号探测和科学研究中。

[0003] 直流超导量子干涉器件（简称dc SQUID）采用两个并联的约瑟夫森结并联构成超导环，将结的两端引出形成一个两端子元件，以下所涉及的SQUID都指直流超导量子干涉器件。给SQUID两端加载一定的偏置电流，SQUID两端电压具有随外部感应磁通大小而变化的磁敏特性。典型的SQUID磁通电压传输特性曲线是周期非线性的，以一个磁通量子Φ0的磁通（2.07×10-15韦伯）为周期。具有很大的磁通感应范围，文献报道其磁通测量范围可达8×4
10个Φ0以上。

[0004] 然而，上述SQUID周期性非线性的磁通电压传输特性曲线，不具有单值函数特性。即无法通过根据SQUID电压输出大小，获知实际感应磁通的大小。因此无法将SQUID器件直接用作磁传感器。

[0005] 目前SQUID磁传感器是通过一种称为磁通锁定环路（flux-locked loop，简称FLL）的读出电路来实现磁通电压的线性转换，构建线性磁传感器。采用FLL的磁传感器受读出电路输出电压的限制（通常为+-10V）其量程是有限的。同时由于环路工作时会发生不可预知的工作零点跳变而失锁，造成测量中断，信号输出不连续。因此采用FLL的SQUID传感器无法发挥SQUID器件大量程的性能，且易发生失锁，造成测量中断，锁定一次工作零点只能测量100ms-1s时长内的磁通变化。这是由于常规SQUID传感器锁定一次的工作时间要根据外部环境磁场干扰情况而定，有的能工作几分钟到几个小时，它是在受到外部如电力装置、手机等电磁场发生装置的干扰，造成失锁。这种干扰具有一定的随机性。因此这里主要说明基于FLL的SQUID磁传感器易受干扰，且重新锁定后不能回复到原先的工作零点，无法实现测量的连续性。因此，现有的SQUID磁传感器不适用长时间连续工作的系统。因此限制了SQUID的应用。

[0006] 由于SQUID磁传感器的高精度和高反应速度，越来越多的场合，如地磁测量等领域开始使用SQUID磁传感器。但由于其无法长时间测量，使得SQUID磁传感器在这些领域中的应用受到极大的限制。如何发挥SQUID器件的特点并能长时间（如1天甚至一个月以上）的测量外部磁通，避免传统SQUID磁传感器工作零点跳变造成测量不连续，是本领域技术人员所要解决的问题。

发明内容

[0007] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超导量子干涉器磁传感系统，用于解决现有技术中的SQUID磁传感器无法长时间、无需在锁定工作零点所在量程区间内测量外部磁通的问题。

[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超导量子干涉器磁传感系统，包括：包含第一超导量子干涉器件的第一磁传感器，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与所述外部磁通的变化相对应的第一感应信号；与所述第一磁传感器处于同一外部磁通环境中的第二磁传感器，用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号；与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的信号补偿处理单元，用于利用预设的磁场磁通转换系数来分别确定所述第一感应信号和所述第二感应信号各自所反映的磁通，并计算两磁通之差，根据所得到的差值来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通量子数量，以及根据所得到的各相对磁通数量来补偿所述第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的连续的第一感应信号予以输出。

[0009] 优选地，所述第二磁传感器包括：第二超导量子干涉器件；与所述第二超导量子干涉器件相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件的欠反馈电路，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件，使得所述第二超导量子干涉器件经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点；与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的信号处理单元，用于根据所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号中各跳变沿的方向来确定各所述磁通量子变化周期的数字波形信号的幅值并生成所述数字波形信号，以将所述幅值作为磁通量子的整数倍计数，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形进行叠加，以得到反映所述外部磁通在连续的磁通量子的整数倍变化期间的感应信号。

[0010] 优选地，所述反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述磁通量子变化周期初始时的工作零点所满足的临界条件为其中，为所述欠反馈电路输出为电压峰峰值期间所述第二超导量子干涉器件所感应的磁通变化量，为所述反馈电路输出为电压峰峰值期间自身产生的反馈磁通变化量，Φ0为一个磁通量子。

[0011] 优选地，所述欠反馈电路包括：放大单元，用于将所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号按照预设比例予以放大；依次与所述第二超导量子干涉器件相连的反馈电阻和反馈电感。

[0012] 优选地，所述放大单元为与所述第二超导量子干涉器件相连的比例放大器；则所述反馈电阻与所述比例放大器的输出端连接，所述反馈电感与所述反馈电阻相连且所述第二超导量子干涉器件互感。

[0013] 优选地，所述第二超导量子干涉器件通过所述比例放大器的输出端输出经欠反馈后的感应信号。

[0014] 优选地，所述放大单元包括：与所述第二超导量子干涉器件互感连接的磁通放大回路，所述磁通放大回路包括：与所述第二超导量子干涉器件互感的电感La、与所述反馈电感互感且与电感La串联的第三超导量子干涉器件、与所述第三超导量子干涉器件和电感La并联的电阻Rb22，以及与所述第三超导量子干涉器件互感的直流磁通调节回路；则所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件相连，所述反馈电感与所述反馈电阻相连；所述反馈电阻与所述第二超导量子干涉器件的连接端还与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连。

[0015] 优选地，所述信号处理单元包括：与所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的计数波形生成器，用于按照所接收的感应信号的周期和所述感应信号的跳变沿的方向生成数字波形信号，其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子；与所述计数波形生成器和所述第二超导量子干涉器件的输出端相连的合成器，用于将矫正后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到对应于所述外部磁通的跨多个磁通量子变化周期的感应信号。

[0016] 优选地，所述超导量子干涉器磁传感器还包括：向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路。

[0017] 优选地，所述超导量子干涉器磁传感器还包括：向所述第二超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第一偏置电路，以及向所述第一超导量子干涉器件提供可调偏置电流的第二偏置电路。

[0018] 优选地，所述信号补偿处理单元包括：与所述第二磁传感器和第一磁传感器相连的减法处理模块，用于以所述第一超导量子干涉器件的磁场磁通转换系数为基准，将所接收的第一感应信号和第二感应信号分别转换成第一磁通和第二磁通，并将所述第二磁通与第一磁通做减法运算，以得到并输出各磁通量程范围内的磁通；与所述减法处理模块相连的差额磁通量子数计算模块，用于计算所述减法处理模块所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以预设的磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额；与所述差额磁通量子数计算模块相连的补偿模块，用于根据各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，将所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，以得到对应所述外部磁通的连续变化的第一感应信号。

[0019] 优选地，所述差额磁通量子数计算模块所确定的各差额需满足公式：其中，ΔNi为第i个其余磁通量程范围与预设的磁通量程
范围之间因工作点变化产生的磁通量子数量之差，Φ0为一个磁通量子数量，ΦOFSi为第i个其余磁通量程范围内的磁通平均值，ΦOFS0预设的基准的磁通量程范围内的磁通平均值。

[0020] 如上所述，本发明的超导量子干涉器磁传感系统，具有以下有益效果：利用较低精度且能够长时间感应连续磁通变化的第二磁传感器来提供第二感应信号，利用高精度但无法长时间感应连续磁通变化的包含超导量子干涉器件的第一磁传感器来提供第一感应信号，再利用第二感应信号和第一感应信号的差值来对第一感应信号中不连续部分（即失锁期间）进行补偿估算，能够将高精度的第一感应信号由不连续信号转换成连续信号，进而实现超导量子干涉器件在多个小时甚至更久的时间里连续测量高精度的感应信号，为后续数据分析采集精准的磁信号的数据资料。附图说明

[0021] 图1显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统的结构示意图。

[0022] 图2显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在一个磁通量子变化周期中第二超导量子干涉器件在欠反馈电路的反馈前后输出的感应信号波形示意图。

[0023] 图3显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在连续跨越两个磁通量子变化周期内所述欠反馈电路所输出的感应信号波形示意图。

[0024] 图4显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器的一种优选方式的结构示意图。

[0025] 图5显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器的又一种优选方式的结构示意图。

[0026] 图6显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器中信号处理单元的一种优选方式的结构示意图。

[0027] 图7显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的第二磁传感器在连续跨越两个磁通量子变化周期内所述信号处理单元中整型滤波器、计数波形生成器和合成器各自所输出的感应信号波形示意图。

[0028] 图8显示为本发明的超导量子干涉器磁传感系统中的信号补偿处理单元的一种优选方案的结构示意图。

[0029] 元件标号说明

[0030] 1 超导量子干涉器磁传感系统

[0031] 11 第二磁传感器

[0032] 111 第二超导量子干涉器件

[0033] 112 欠反馈电路

[0034] 1121 比例放大器

[0035] 1121’ 磁通回路放大器

[0036] 1122、1122’ 反馈电阻

[0037] 1123、1123’ 反馈电感

[0038] 1124 直流磁通调节回路

[0039] 1125 第三超导量子干涉器件

[0040] 113 信号处理单元

[0041] 1131 计数波形生成器

[0042] 1132 模数转换器

[0043] 1133 合成器

[0044] 114 第一偏置电路

[0045] 115 第二偏置电路

[0046] 12 第一磁传感器

[0047] 121 第一超导量子干涉器件

[0048] 13 信号补偿处理单元

[0049] 131 减法处理模块

[0050] 132 差额磁通量子数计算模块

[0051] 133 补偿模块

具体实施方式

[0052] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0053] 需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

[0054] 请参阅图1，本发明提供一种超导量子干涉器磁传感系统。所述超导量子干涉器磁传感系统能够高精度的感应外部环境的磁通在连续跨过多个磁通量子变化周期的磁场信号，并将所感应的磁场信号转换为感应信号。本发明所述的超导量子干涉器磁传感系统所输出的感应信号的精度接近超导量子干涉器件的精度。

[0055] 所述超导量子干涉器磁传感系统1包括：第一磁传感器12、第二磁传感器11和信号补偿处理单元13。

[0056] 所述第一磁传感器12包含第一超导量子干涉器件121，用于实时调整所述第一超导量子干涉器件121的锁定工作点，并在每次锁定后的一个磁通量程范围内感应并输出与所述外部磁通的变化相对应的第一感应信号。

[0057] 其中，由于超导量子干涉器件是非线性的磁通电压转化器件，需要借助磁通锁定环路（即读出电路）来实现磁通电压的线性转化，所述读出电路由前置放大器，积分器，反馈电阻和反馈线圈构成，形成一个磁通负反馈闭环，在闭环工作的情况下，反馈端的电压与SQUID检测到的磁通成正比，用该电压即可测量超导量子干涉器件检测到的磁通信号。

[0058] 由于超导量子干涉器件传输特性，所述读出电路包含多个工作点。由于受到各种干扰，读出电路在工作中会发生工作点跳跃。因此，所述读出电路需要能够及时的锁定到新的工作点。久而久之，工作点经过几次跳跃，使得所述读出电路的输出电压接近溢出（超过+-10V电压），即超出了一个磁通量程范围，而无法稳定工作。

[0059] 本实施例中，所述第一磁传感器12还包括：与所述第一超导量子干涉器件121相连的读出电路。

[0060] 所述读出电路包括：与所述第一超导量子干涉器件121相连的前置放大器，与所述前置放大器相连且与所述第一超导量子干涉器件121互感的积分反馈子电路，以及与所述积分反馈子电路相连的复位子电路（均未予图示）。

[0061] 其中，所述前置放大器优选为一比例放大器。

[0062] 所述积分反馈子电路包括：积分器，反馈电阻和反馈线圈（均未予图示）。所述积分反馈子电路一方面在一个磁通量程范围内实时锁定所述第一超导量子干涉器件121的各工作点，并将所述前置放大器所输出的感应信号进行积分处理，另一方面将所述前置放大器所输出的感应信号全部负反馈至所述第一超导量子干涉器件121，如此，所述积分反馈子电路所输出的第一感应信号具有单值特性。

[0063] 所述复位子电路用于在所述第一磁传感器12失锁时对所述积分反馈子电路进行复位，并重新锁定所述积分反馈子电路的工作点。其中，所述第一磁传感器12失锁是指所述第一磁传感器12中的储能器件在达到工作量程时，因接近溢出而无法正常回到正常的工作状态，造成失锁。

[0064] 具体地，所述复位子电路在监测到自身所处的所述第一磁传感器12处于溢出边缘时，对所述积分反馈子电路、第一超导量子干涉器件121中的储能元件进行复位，以令所述积分反馈子电路能够重新锁定新的工作点。其中，在复位期间，所述第一磁传感器12并不能输出或者不能连续输出感应信号，因此，所述第一磁传感器12所输出的第一感应信号为间断的。

[0065] 所述复位子电路包括：与所述积分反馈子电路中的电容并联的受控开关K1、与所述第一磁传感器12的输出端相连的受控开关K2、与所述第一超导量子干涉器件121相连的受控开关K3，以及控制各受控开关K1、K2、K3按时序开闭的控制器件等。

[0066] 所述第二磁传感器11用于感应并输出所处磁通环境的中与外部磁通连续变化相对应的第二感应信号。

[0067] 具体地，所述第二磁传感器11可以是处于常温环境的、能够长时间感应外部磁通环境中磁通连续变化的磁传感器。

[0068] 由于处于常温环境的磁传感器所输出的连续的第二感应信号的精度过低，无法很好的反映出超导量子干涉器件的高精度、反应快的优势。如图4、5所示，所述第二磁传感器11优选地包含第二超导量子干涉器件111，所述第二磁传感器11基于欠反馈感应将所述第二超导量子干涉器件111所输出的具有周期多值特性的感应信号转换成与所述外部磁通变化相对应的第二感应信号。

[0069] 其中，所述第二超导量子干涉器件111与所述第一超导量子干涉器件121处于同一外部磁通环境且处于同一方位。所述第二超导量子干涉器件111在一个磁通量子变化周期内输出的具有周期多值特性的感应信号。例如，所述第二超导量子干涉器件111在一个磁通量子变化周期内所输出的感应信号的波形类似于正弦波。

[0070] 其中，所述第二超导量子干涉器件111的磁通磁场转换比小于等于所述第一超导量子干涉器件121的磁通磁场转换比。优选地，二者的磁通磁场转换比相同。

[0071] 具体地，所述外部磁通以一个磁通量子（2.07×10-15韦伯）的整数倍划分多个磁通量子变化周期，所述第二磁传感器11利用欠反馈感应技术将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号欠反馈回所述第二超导量子干涉器件111，使得反馈后所输出的感应信号由相对工作零点具有周期多值特性转变为相对工作零点具有周期单值特性，再根据每个磁通量子变化周期内感应信号相对工作零点的变化方向来生成与所述外部磁通变化相对应的第二感应信号。其中，所述工作零点为各磁通量子变化周期起始和结束时感应信号的电压值。

[0072] 本实施例中，所述第二磁传感器11还包括：欠反馈电路112及信号处理单元113。

[0073] 所述欠反馈电路112与所述第二超导量子干涉器件111相连、且负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，用于将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号按预设比例放大后负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，使得所述第二超导量子干涉器件111经反馈后的感应信号以周期单值特性输出，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点。

[0074] 具体地，本发明根据超导量子干涉器件在一个磁通量子变化周期内是周期信号的原理，由所述欠反馈电路112将所述第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号进行放大并负反馈至所述第二超导量子干涉器件111，使得反馈至所述第二超导量子干涉器件111的磁通在每个磁通量子变化周期逐步并最终对等的抵消相应磁通量子变化周期结束时的磁通，如此，所述第二超导量子干涉器件111感应外界磁通和负反馈的磁通后所输出的感应信号呈现单值电压上升/下降的周期特性，并且反馈后的感应信号在所述外部磁通所包含的各磁通量子变化周期初始时处于工作零点、且所述磁通量子变化周期结束时刻所输出的感应信号由峰值跳变至所述工作零点。其中，所述工作零点可以是某一电压值，该电压值经过偏移电压电路的调节处理可调节到0v。

[0075] 优选地，以图2中工作零点(即图2中电压为Vofs所对应的W-1、W、W1点)为起点，当外部感应磁通正好为工作零点对应的磁通量为基准。当外部磁通从工作零点向右增大，增加的外部输入磁通量为所述第二超导量子干涉器件111输出随着磁通量增大而增大，同时欠反馈电路112产生负反馈磁通阻尼所述第二超导量子干涉器件111实际感应磁通的增大速度。当外部磁通增大到一个磁通量子Φ0时，所述第二超导量子干涉器件111所输出的电压达到正的最大值；外部磁通再增大，所述第二超导量子干涉器件111输出电压通过反馈回路产生的磁通不再能维持抵消外磁通的能力，自动发生工作零点跳跃，由于外部磁通变化量正好为一个磁通量子，因此跳跃后进入下一个工作零点，所述第二超导量子干涉器件111输出回归至所述工作零点。

[0076] 反之，外部磁通从工作零点开始减小。磁通量向左减小，减小的外部输入磁通量为所述第二超导量子干涉器件111输出随着磁通量减小而减小，同时所述欠反馈电路112产生负反馈磁通阻尼所述第二超导量子干涉器件111实际感应磁通的减小。当外部磁通减小达到一个磁通量子，同时所述第二超导量子干涉器件111所输出的电压达到负的最大值；当外部磁通再减小，所述第二超导量子干涉器件111输出电压产生的负反馈磁通不足以抵消外磁通的增大，负反馈不能达到平衡，则将发送工作零点跳跃。由于外部磁通变化量正好为一个磁通量子，因此跳跃后进入下一个工作零点，所述第二超导量子干涉器件111输出回归至工作零点。

[0077] 由上述分析课件，从工作零点出发，磁通增大到一个磁通量子时，将发生工作零点跳跃，满足临界条件：

[0078]

[0079]

[0080] 其中，fFBV(Vofs)为工作零点处的反馈磁通。

[0081] 上述两式（1）（2）相减，得到周期单值第二磁传感器11的特性实现要满足的临界条件：

[0082] 综合上述外部磁通在正方向和负方向变化，及正好达到整数个周期时发生磁通跳跃的分析，可得到发生工作零点跳跃的临界条件如下：其中：为所述欠反馈电路112输出电压峰峰值期间所述第二超导量子干涉器件111所感应的磁通变化量，Φ0为一个磁通量子。

[0083] 因此，该最大感应磁通量与所述第二超导量子干涉器件111输出电压峰峰值是所述第二超导量子干涉器件111的本身的磁通电压转换特性决定的：如果把所述第二超导量子干涉器件111磁通电压转换特性看成一个函数，满足如下关系：其中，为所述反馈电路输出电压峰峰值期间自身产生的反馈磁通变化量。该最大反馈磁通量是所述反馈电路输出电压峰峰值的某个函数为

[0084] 需要说明的是，本领域技术人员应该理解，上面描述中所谓的正负极性，并没有特指正电压和负电压，只要满足负反馈要求即可。

[0085] 还需要说明的是，本方案除了实现被测磁场与响应输出电压信号成单值关系外，还对外部磁场变化的响应是回滞的。即磁场增大时响应曲线与磁场减小时响应曲线是不重合的。根据图2所示的波形，从工作零点开始，外磁通逐渐增加，上述基于欠反馈，所述欠反馈电路112所输出的感应信号的磁传感电压逐渐增大，即电压输出与磁通变化成单值关系。当外磁通相对于工作零点的磁通变化正好达到一个磁通量子Φ0，此时所述电压达到正电压最大值，并由最大值跳变为零，所述欠反馈电路112的输出与初始工作零点状态相同，因此呈现出周期特性，周期正好为一个磁通量子。只要磁通继续增加，则传感器的电压输出保持周期性的单值特性。当外部磁通逐渐减小，所述磁传感器电压输出向负电压方向变化。直到相对于工作零点的磁通变化达到一个磁通量子，此时传感器电压达到负电压最大值，并由负电压最大值跳变为零。

[0086] 当所述第二超导量子干涉器件111所感应的外部磁通在多个磁通量子变化周期内连续变化时，所述欠反馈电路112所输出的感应信号呈现周期单值特性，即外磁通与电压关系在一个磁通周期内(因为特性曲线都是以一个磁通量子Φ0为周期的，以下都称为磁通量子变化周期)是单调的；同时，由于磁通电压特性曲线呈现回滞特性，当发生由正电压最大值向零跳变时（即下跳变沿），说明外部磁通在下一周期的磁通比当前周期的磁通多一个磁通量子；当发生输出电压由负电压最大值向零跳变（即上跳变沿）时，说明外部磁通在下一周期的磁通比当前周期的磁通少一个磁通量子。

[0087] 例如，如图3所示，所述外界磁通由0逐步增加到2Φ0再由2Φ0逐步减至0（Φ0为2.07×10-15韦伯），则所述第二超导量子干涉器件111在所述欠反馈电路112的作用下最终所输出的感应信号的波形为周期单值的。其中，图3中自上而下所展示的波形分别为：外加磁通、所述欠反馈电路反馈后所输出的电信号。

[0088] 本实施例中，所述欠反馈电路112包括：放大单元、反馈电感和反馈电阻。其中，所述反馈电阻与所述第二磁传感器11的输出端相连。

[0089] 所述放大单元与所述第二超导量子干涉器件111连接，用于将所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号按照预设比例予以放大。

[0090] 所述反馈电阻和反馈电感依次与所述第二超导量子干涉器件111相连。

[0091] 基于本实施例所述的放大单元、反馈电感和反馈电阻，本发明还更加具体的给出两个实施方案：

[0092] 一种实施方案为：如图4所示，所述放大单元为与所述第二超导量子干涉器件111相连的比例放大器1121；则所述反馈电阻与所述比例放大器1121的输出端连接，所述反馈电感1123与所述反馈电阻1122相连且所述第二超导量子干涉器件111互感；所述欠反馈电路112的输出端为所述比例放大器1121的输出端。

[0093] 具体地，本实施方案中，所述欠反馈电路112先将所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号进行预设比例的放大，再将放大后的感应信号通过所述反馈电感负反馈至所述第二超导量子干涉器件111。其中，所述第二超导量子干涉器件111的输出端可以单独连接一比例放大器。优选地，所单独连接的比例放大器与所述比例放大器1121共用，则所述第二超导量子干涉器件111通过所述比例放大器1121的输出端输出经欠反馈后的感应信号。

[0094] 为了避免所述反馈电阻对所述第二超导量子干涉器件111产生大的分流，而影响所述第二超导量子干涉器件111输出电压的幅度，则要求所述反馈电阻1122的阻值为第二超导量子干涉器件111动态电阻10倍以上。其中，所述欠反馈电路112按比例放大并负反馈的磁通反馈系数KF应满足：其中，Mf为所述欠反馈电路112与第二超导量子干涉器件111之间的互感，RF为所述欠反馈电路112中的反馈电阻1122的阻值，G0为比例放大系数。调整所述磁通反馈系数KF的方式包括但不限于：通过调节反馈电阻1122的阻值来调整所述磁通反馈系数；或者通过调整所述第二超导量子干涉器件111的可调偏置电流来调整所述磁通反馈系数等。

[0095] 另一种实施方案为：如图5所示，所述放大单元包括：与所述第二超导量子干涉器件111互感连接的磁通放大回路1’包括：与所述第二超导量子干涉器件111互感的电感La、与所述反馈电感1123’互感且与电感La串联的第三超导量子干涉器件1125、与所述第三超导量子干涉器件1125和电感La并联的电阻Rb22，以及与所述第三超导量子干涉器件1125互感的直流磁通调节回路1124；则所述反馈电阻1122’与所述第二超导量子干涉器件111相连，所述反馈电感1123’与所述反馈电阻1122’相连；所述反馈电阻1122’与所述第二超导量子干涉器件111的连接端还与所述欠反馈电路112的输出端相连。优选地，所述磁通放大回路1121’、直流磁通调节回路1124、第二超导量子干涉器件111和反馈电感1123’集成在一个集成电路板上。

[0096] 其中，所述第三超导量子干涉器件1125（SQD3）的直流磁通调节电路由可调电压Vdc和电阻Rdc串联电感Ldc构成回路，调节Vdc驱动电阻Rdc产生电流，电流经Ldc转换成磁通并通过互感Mdc将直流磁通耦合到SQD3中。Vdc和Rdc的参数选取要使得在SQD3中能产生至少一个磁通量子Φ0的可调磁通，直流磁通调节使得超导量子干涉器件能在磁通电压传输率最大的工作零点将欠反馈电路112反馈线圈Lf产生的磁通进行放大。图中Rb22和Rb21将偏置电压Vb2进行分压，Rb22在0.1欧姆到5欧姆范围内选取。Rb21选择与Vb2配合，使得Rb22两端产生0～100uV范围可调的偏置电压加载到与之并联的第三超导量子干涉器件1125中。

[0097] 图5所示电路的工作过程为：所述欠反馈电路112中的反馈电感先将所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号反馈至第三超导量子干涉器件1125，再由所述第三超导量子干涉器件1125、电感La和电阻Rb22所构成的磁通回路放大器1121’进行预设比例放大后负反馈给所述第二超导量子干涉器件111。

[0098] 由上述两个实施例可见，所述欠反馈电路112可以为如图4所示的线性欠反馈电路112，也可以是如图5所示的非线性欠反馈电路112，因此，本发明中所述的欠反馈电路112并不止于上述两实施例，只要经欠反馈后的感应信号的在一个磁通量子变化周期内的峰值和工作零点满足所述临界条件即可。

[0099] 接着，所述信号处理单元113与所述第二超导量子干涉器件111的输出端相连，用于根据所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号中各跳变沿的方向来确定相应周期的数字波形信号的幅值，按照所接收的感应信号的周期来生成数字波形信号，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到反应所述外部磁通连续变化的第二感应信号。其中，所述信号处理单元113可以是包含CPU的智能电子设备，如，嵌入式设备、单片机、计算机设备等。其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子Φ0，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子Φ0。其中，所述数字波形信号的波形可以是方波等。

[0100] 具体地，所述信号处理单元113应用磁通增大和减小一个磁通量子变化周期所输出的感应信号的电压回滞的特性，进行磁通周期的计数。即，外磁通变化不满一个周期的根据对所述感应信号的电压值进行判断，超过一个周期的，则根据电压的跳变，进行磁通周期计数。

[0101] 优选地，如图6所示，所述信号处理单元113包括：模数转换器1132、计数波形生成器1131、合成器1133。其中，所述信号处理单元113中的各部分优选的采用数字信号处理的方式来实现，以拓宽整个磁传感器的量程。

[0102] 所述模数转换器1132用于将所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号进行模数转换处理。

[0103] 所述计数波形生成器1131与所述模数转换器1132的输出端相连，用于按照所述第二超导量子干涉器件所感应的数字化后的感应信号的周期和所述感应信号的跳变沿的方向生成数字波形信号，其中，当所接收的感应信号为下跳变沿将当前数字波形信号的幅值增加一个磁通量子，当所接收的感应信号为上跳变沿将当前数字波形信号的幅值减少一个磁通量子。

[0104] 所述合成器1133与所述计数波形生成器1131和模数转换器1132相连，用于将数字化后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到对应于所述外部磁通连续跨多个磁通量子变化周期的第二感应信号。

[0105] 例如，如图7所示，其中，图7中自上而下的信号分别表示：外部被测磁通Φe波形、所述信号处理单元13所接收的信号波形、所述整型滤波器132所输出的信号波形、所述计数波形生成器131所输出的信号波形、以及所述合成器133合成后的信号波形。

[0106] 则所述信号处理单元113所接收的所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号的起始电压为0v并在第一个周期内向正向峰值增加，则所述计数波形生成器1131在第一个周期内的数字波形信号的幅值为0，当第一个周期结束时所述感应信号出现下跳变沿，则所述计数波形生成器1131所生成的第二周期的数字波形信号幅值为1Φ0，当第二周期结束时所述感应信号仍为下跳变沿，则所述计数波形生成器1131所生成的第三周期的数字波形信号幅值为2Φ0，继续的，当第三周期结束时所述感应信号为上跳变沿，则所述计数波形生成器1131所生成的第四周期的数字波形信号幅值为1Φ0，以此类推；

[0107] 所述合成器1133将数字化后的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，如此得到了与外部磁通的磁通变化趋势一致的第二感应信号，即图7所示的示波图。

[0108] 根据图示3、7可见，所述外部磁通连续跨越了两个磁通量子变化周期，以此类推。本发明的第二磁传感器11能够无需进行工作零点的锁定就能感应磁通变化范围在多个磁通量子变化周期内的第二感应信号。

[0109] 优选地，所述信号处理单元113中还可以包含整型滤波器（未予图示）。

[0110] 所述整型滤波器用于将所所述第二超导量子干涉器件111所感应的感应信号进行线性矫正。

[0111] 具体地，所述整型滤波器可与模数转换器1132连接，并按照滤波要求对所述感应信号进行线性矫正。或者，所述整型滤波器连接在所述模数转换器1132和第二超导量子干涉器件111之间，即先进性线性矫正再进行模数转换。再将矫正后的数字化的感应信号输至所述合成器1133。

[0112] 除了上述单元、电路等之外，如图4、5所示，所述第二磁传感器11中还包括：向所述第二超导量子干涉器件111提供可调偏置电流的第一偏置电路114。其中，所述第一偏置电路114中的可调偏置电压源Vb1驱动偏置电阻Rb1产生流向所述第二超导量子干涉器件111的可调偏置电流Ib1，Ib1可调范围为0～100uA。

[0113] 针对图5，所述第二磁传感器11还包括：向所述第一超导量子干涉器件121提供可调偏置电流的第二偏置电路115。

[0114] 所述信号补偿处理单元13与所述第二磁传感器11和第一磁传感器12相连，用于利用预设的磁场磁通转换系数来分别确定所述第一感应信号和所述第二感应信号各自所反映的磁通，并计算两磁通之差，根据所得到的差值来确定各磁通量程范围内的磁通相对于预设的磁通量程范围的磁通量子数量，以及根据所得到的各相对磁通数量来补偿所述第一感应信号在失锁期间的变化，将经补偿后的连续的第一感应信号予以输出。

[0115] 需要说明的是，所述信号补偿处理单元13可以由模拟器件构成。优选地，所述信号补偿处理单元13为包含模数转换模块和处理器的电子设备。其中，所述信号补偿处理单元13为包含处理器的电子设备，则不受模拟信号的量程限制，提供更大跨度的测量。

[0116] 具体地，若两磁传感器11、12中各超导量子干涉器件111、121相同，则所述信号补偿处理单元13先根据两磁传感器11、12中各超导量子干涉器件111、121的磁场磁通转换系数将所得到的第一感应信号和第二感应信号分别转换成相应的磁通，将所转换的两磁通做减法处理，以得到所述第一感应信号所反映的各磁通量程范围的磁通的变化，再将所得到的各磁通量程范围内的磁通量进行统计，得到一个磁通量程范围内的磁通，若以第一个磁通量程范围内的磁通为预设的基准，则所述信号补偿处理单元13能够得到将所统计的其余磁通量程范围内的磁通相对于所预设的基准的磁通的相对磁通数量（即ΦOFSi-ΦOFS0，其中，ΦOFSi为第i个其余磁通量程范围内的磁通，ΦOFS0为预设的基准的磁通量程范围内的磁通），接着，所述信号补偿处理单元13根据所得到的各相对磁通数量来确定相邻磁通量程范围之间的磁通数量之差，再根据所确定的差值和补偿算法来计算所述第一感应信号在失锁期间的感应信号变化，并将补偿后的第一感应信号予以输出，由此得到高精度的连续的感应信号。

[0117] 其中，若两磁传感器11、12中的超导量子干涉器件111、121不相同，即各自的磁场磁通转换系数不同，则以所述第一磁传感器12中的第一超导量子干涉器件121的磁场磁通转换系数为基准，将所述第二磁传感器11所输出的第二感应信号乘以K2/K1，由此得到两个感应信号各自所对应的磁通。其中，K1是第一磁传感器12的磁场磁通转换系数，K2是第二磁传感器11的磁场磁通转换系数。接着，所述信号补偿处理单元13再对两磁通量子数量进行减法处理以及补偿处理。

[0118] 本实施例中，如图8所示，所述第一磁传感器12和第二磁传感器11所提供的感应信号均为数字信号，所述信号补偿处理单元13包括：减法处理模块131、差额磁通量子数计算模块132、补偿模块133。

[0119] 所述减法处理模块131与所述第二磁传感器11和第一磁传感器12相连，用于以所述第一超导量子干涉器件的磁场磁通转换系数为基准，将所接收的第一感应信号和第二感应信号分别转换成第一磁通和第二磁通，并将所述第二磁通与第一磁通做减法运算，以得到并输出各磁通量程范围内的磁通。

[0120] 所述差额磁通量子数计算模块132与所述减法处理模块131相连，用于计算所述减法处理模块131所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以预设的磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额。

[0121] 具体地，所述差额磁通量子数计算模块132根据各磁通量程范围内的磁通变化的采样点进行算术平均运算若以第一个磁通量程范围的磁通平均值为预设的基准，则能够确定其余各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额（即相对磁通数量）。

[0122] 优选地，所述差额磁通量子数计算模块132在计算各差额时，采用就近取整的原则，即所计算的差额需满足公式：其中，ΔNi为第i个其余磁通量程范围与预设的磁通量程范围之间因工作点变化产生的磁通量子数量之差（可为正数或负数），Φ0为一个磁通量子，ΦOFSi为第i个其余磁通量程范围内的磁通平均值，ΦOFS0预设的基准的磁通量程范围内的磁通平均值。

[0123] 所述补偿模块133与所述差额磁通量子数计算模块132、第一磁传感器12相连，用于根据各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，将所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，以得到对应所述外部磁通的连续变化的第一感应信号。

[0124] 其中，所述补偿模块133可利用现有的信号补偿算法和所得到的各差额对所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，如此得到并输出对应所述外部磁通的连续变化的高精度的第一感应信号。

[0125] 所述超导量子干涉器磁传感系统1的工作过程举例如下：

[0126] 处于同一磁场环境的第二磁传感器11和第一磁传感器12同时感应并分别输出第二感应信号和第一感应信号，其中，第二磁传感器11中的第二超导量子干涉器件111所输出的感应信号被欠反馈电路112负反馈后输出以工作零点为起点和终点的周期单值特性的感应信号，所述第二磁传感器11中的信号处理单元113根据所接收的感应信号中各跳变沿的方向来确定相应周期的数字波形信号的幅值，按照所接收的感应信号的周期来生成数字波形信号，并将所接收的感应信号与所生成的数字波形信号进行叠加，以得到反应所述外部磁通连续变化的第二感应信号；

[0127] 同时，所述第一磁传感器12中的第一超导量子干涉器件121在读出电路的负反馈作用下，输出间断的在多个磁通量程范围内变化的第一感应信号；

[0128] 所述第二磁传感器11和第一磁传感器12将各自所输出的第二感应信号和第一感应信号输至所述信号补偿处理单元13，由所述信号补偿处理单元13中的减法处理模块131将所述第二感应信号和第一感应信号转换成各自所反映的磁通，并进行减法运算，以得到各磁通量程范围内的磁通变化情况，再由所述信号补偿处理单元13中的差额磁通量子数计算模块132计算所述减法处理模块131所输出的各磁通量程范围内的磁通平均值，并以第一个磁通量程范围的磁通平均值为基准，确定后续各磁通量程范围的磁通平均值相对于所述预设的磁通量程范围的磁通平均值的差额，其中，各所述差额采用就近取整的方式来进行取整运算，再由所述信号补偿处理单元13中的补偿模块133利用现有的信号补偿的算法和所述差额磁通量子数计算模块132所得到的各差额来对所述第一感应信号中失锁期间的部分进行补偿，最终得到精度可类比于超导量子干涉器件的对应外部磁通且连续变化的第一感应信号。本发明所述的超导量子干涉器磁传感系统1能够长时间的测得高精度的感应信号。

[0129] 综上所述，本发明的超导量子干涉器磁传感系统，利用较低精度且能够长时间感应连续磁通变化的第二磁传感器来提供第二感应信号，利用高精度但无法长时间感应连续磁通变化的包含超导量子干涉器件的第一磁传感器来提供第一感应信号，再利用第二感应信号和第一感应信号的差值来对第一感应信号中不连续部分（即失锁期间）进行补偿估算，能够将高精度的第一感应信号由不连续信号转换成连续信号，进而实现超导量子干涉器件在多个小时甚至更久的时间里连续测量高精度的感应信号，为后续数据分析采集精准的磁信号的数据资料。

[0130] 进一步的，由于目前常温下的磁传感器的精度相较于超导量子干涉器磁传感器的精度差距较大，为了能够确保本发明所述的超导量子干涉器磁传感系统的精度可类比于超导量子干涉器件的精度，本发明还提供了一种包含超导量子干涉器件且能够连续长时间感应磁通变化的第二磁传感器。

[0131] 首先，利用欠反馈电路来改变第二超导量子干涉器件所输出的感应信号的周期特性，以实现在一个磁通量子变化周期内感应信号的周期单值输出，且在连续变化的多个磁通量子变化周期内，呈现若磁通增加一个变化周期，感应信号具有一个下跳变沿，若磁通减少一个变化周期，感应信号具有一个上跳变沿的特征，如此，本发明所述的超导量子干涉器磁传感器能够在多个磁通量子变化周期的跨度范围内进行测量且无需进行工作零点锁定，能有效增加超导量子干涉器件磁传感器的测量时间和量程。

[0132] 另外，利用比例放大器和反馈电感的组合、或者磁通放大回路和反馈电感的组合都能够实现对所述第二超导量子干涉器件所感应的感应信号进行比例放大并负反馈的功能，以有效实现感应信号的周期单值性。

[0133] 此外，为了能够确保所述传感器在每个磁通量子变化周期结束时能够产生跳变，技术人员可以通过调节传感器中的反馈电阻、偏置电路等来实现所述欠反馈电路的磁通反馈系数和欠反馈电路的反馈特性与第二超导量子干涉器件的磁通电压传输特性各自所满足的公式要求，实现方式极为简便。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

[0134] 上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

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