原子磁力計(jì)依靠原子自旋特性完成磁場(chǎng)信號(hào)采集,在實(shí)際測(cè)試場(chǎng)景中,常會(huì)出現(xiàn)測(cè)量數(shù)值緩慢偏移、同一測(cè)點(diǎn)多次讀取結(jié)果存在偏差的現(xiàn)象。數(shù)值漂移會(huì)讓采集到的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)失去參考意義,不利于環(huán)境磁場(chǎng)觀測(cè)與相關(guān)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展。引fa漂移現(xiàn)象的誘因多來(lái)自外界磁場(chǎng)環(huán)境變化、光路狀態(tài)改變,也包含設(shè)備自身工況的影響。開(kāi)展問(wèn)題排查,可按照由外到內(nèi)的順序逐步梳理,重點(diǎn)排查環(huán)境磁場(chǎng)干擾,同時(shí)對(duì)光路狀態(tài)開(kāi)展檢查與調(diào)整,定位漂移產(chǎn)生的源頭。
排查工作首先要關(guān)注周圍環(huán)境帶來(lái)的磁場(chǎng)干擾。原子磁力計(jì)對(duì)磁場(chǎng)變化比較敏感,周邊各類磁性物體、通電器件都會(huì)產(chǎn)生雜散磁場(chǎng),會(huì)疊加在待測(cè)磁場(chǎng)之上,造成測(cè)量讀數(shù)緩慢漂移。實(shí)驗(yàn)室或測(cè)試場(chǎng)地內(nèi),鐵質(zhì)支架、工具、金屬柜體、磁吸配件,都會(huì)產(chǎn)生局部磁場(chǎng)。設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,附近通電線纜、電機(jī)、繼電器等器件工作時(shí),會(huì)向外輻射交變磁場(chǎng),即便器件沒(méi)有直接接觸儀器,也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果造成影響。部分場(chǎng)地還存在地磁場(chǎng)隨環(huán)境條件帶來(lái)的微弱變化,若測(cè)試區(qū)域沒(méi)有做好磁屏蔽,環(huán)境磁場(chǎng)的波動(dòng)就會(huì)反映在測(cè)量數(shù)值上,表現(xiàn)為讀數(shù)持續(xù)偏移。
針對(duì)磁場(chǎng)干擾帶來(lái)的漂移,需要落實(shí)對(duì)應(yīng)的處理措施。測(cè)試前先梳理儀器周邊區(qū)域,將各類鐵磁性物件移出測(cè)試范圍,避免金屬構(gòu)件靠近傳感單元。對(duì)于通電設(shè)備,盡量與磁力計(jì)保持一定距離,調(diào)整線纜走向,減少電流產(chǎn)生的雜散磁場(chǎng)影響。條件允許的情況下,可以將儀器放置在磁屏蔽空間內(nèi)部開(kāi)展測(cè)試,削弱外界磁場(chǎng)的滲透。開(kāi)展長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí),不要隨意改動(dòng)周邊設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài),避免啟停電器帶來(lái)磁場(chǎng)突變。在測(cè)試過(guò)程中,可先靜置儀器一段時(shí)間,觀察讀數(shù)變化情況,如果讀數(shù)隨周圍物體移動(dòng)發(fā)生明顯偏移,基本可以判定是環(huán)境磁場(chǎng)帶來(lái)的影響。
除磁場(chǎng)因素之外,光路異常是造成測(cè)量數(shù)值漂移的另一類常見(jiàn)原因。原子磁力計(jì)的信號(hào)采集依賴光路系統(tǒng),光路中任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)狀態(tài)改變,都會(huì)改變?cè)拥募ぐl(fā)與探測(cè)條件,進(jìn)而引發(fā)讀數(shù)漂移。光路組件表面沾染灰塵、水汽,會(huì)改變光束的傳播效果;光路器件發(fā)生微小位移,會(huì)造成光束偏離預(yù)設(shè)路徑;光路內(nèi)部出現(xiàn)光強(qiáng)衰減,也會(huì)讓采集到的信號(hào)發(fā)生變化。設(shè)備在搬動(dòng)、震動(dòng)之后,光路元件容易出現(xiàn)位置偏移,即便肉眼看不出明顯變化,也會(huì)帶來(lái)持續(xù)的測(cè)量漂移。
處理光路相關(guān)問(wèn)題,要做好光路部件的檢查與維護(hù)。檢查光路窗口、透鏡等部件表面,若附著灰塵、霧氣,使用柔軟無(wú)塵的擦拭材料輕柔清理表面,擦拭時(shí)注意不要觸碰器件內(nèi)部結(jié)構(gòu),防止造成元件移位。完成清潔之后,觀察光束傳播狀態(tài),確認(rèn)光束可以正常抵達(dá)對(duì)應(yīng)的傳感區(qū)域。儀器在受到震動(dòng)、挪動(dòng)之后,需要對(duì)光路的對(duì)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核,確認(rèn)各個(gè)光學(xué)部件保持原有相對(duì)位置。測(cè)試過(guò)程中,留意環(huán)境溫濕度變化,潮濕環(huán)境容易在光路窗口形成水汽凝結(jié),可適當(dāng)改善測(cè)試環(huán)境的通風(fēng)條件,減少水汽附著的情況。
完成磁場(chǎng)與光路的排查之后,還需要開(kāi)展輔助驗(yàn)證,進(jìn)一步區(qū)分漂移來(lái)源。儀器上電之后,需要預(yù)留充足的預(yù)熱時(shí)間,等待內(nèi)部器件工作狀態(tài)趨于穩(wěn)定,再開(kāi)始正式采集數(shù)據(jù)。測(cè)試期間盡量減少場(chǎng)地震動(dòng),避免儀器受到磕碰,震動(dòng)會(huì)同時(shí)影響光路位置與內(nèi)部傳感單元的工作狀態(tài)。可以在無(wú)外界待測(cè)磁場(chǎng)的條件下,長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)儀器基線讀數(shù),若基線持續(xù)發(fā)生偏移,優(yōu)先重復(fù)檢查光路狀態(tài)與周邊磁場(chǎng)環(huán)境。
日常測(cè)試階段也需要做好對(duì)應(yīng)的預(yù)防工作。每次開(kāi)展測(cè)試前,簡(jiǎn)單檢查光路窗口潔凈程度,清理周邊磁性物件。儀器移動(dòng)搬運(yùn)之后,不要立刻開(kāi)展測(cè)量,靜置一段時(shí)間后再?gòu)?fù)核光路與基線。長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)試時(shí),定時(shí)觀察基線變化,一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)值出現(xiàn)無(wú)規(guī)律漂移,暫停測(cè)試,重新排查磁場(chǎng)環(huán)境和光路狀態(tài)。
遇到測(cè)量數(shù)值漂移,不要直接判定儀器硬件出現(xiàn)故障,優(yōu)先排查外部磁場(chǎng)干擾,再對(duì)光路系統(tǒng)開(kāi)展檢查。多數(shù)漂移現(xiàn)象,來(lái)自環(huán)境磁場(chǎng)擾動(dòng)或者光路狀態(tài)發(fā)生改變。有序開(kāi)展排查與處理,能夠減少數(shù)據(jù)偏差,保障原子磁力計(jì)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)具備參考價(jià)值。