【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種地磁環(huán)境下實現(xiàn)serf原子磁強計原位磁場補償系統(tǒng)及方法，屬于量子精密測量。
技術(shù)介紹
1、serf原子磁強計是一種基于光與原子相互作用，工作在serf態(tài)下大幅度壓窄原子磁共振線寬的新型原子磁力儀，具有靈敏度高、體積小、功耗低等特點，已初步用于心腦磁測量、基礎(chǔ)物理研究等領(lǐng)域。為實現(xiàn)原子serf態(tài)效應(yīng)，需滿足零磁場環(huán)境和高原子數(shù)密度兩個基本條件。因此地磁場環(huán)境下的磁場補償是serf原子磁力儀用于地磁和空間磁探測領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2、目前實現(xiàn)零磁場環(huán)境主要有被動屏蔽和主動補償兩種方式。被動屏蔽通常采用坡莫合金構(gòu)成的磁屏蔽筒，體積較大，無法應(yīng)用于地磁環(huán)境下的探測。主動補償通常采用額外的傳感器進行磁場探測，獲取磁場大小之后進行主動補償，會增加系統(tǒng)的成本和體積，耗時較長，無法實現(xiàn)原位補償。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了地磁環(huán)境下實現(xiàn)serf原子磁強計原位磁場補償系統(tǒng)及方法，驅(qū)動磁強計內(nèi)部三軸線圈進行多次補償，解決地磁環(huán)境下磁場補償耗時長、無法原位補償問題。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是：
3、一種地磁環(huán)境下實現(xiàn)serf原子磁強計原位磁場補償系統(tǒng)，包括激光器、起偏器、1/4波片、堿金屬原子氣室、加熱爐、信號采集與處理系統(tǒng)和三軸磁場線圈；
4、激光器發(fā)射堿金屬原子d1線共振的激光；
5、起偏器及1/4波片依次放置于激光器發(fā)射激光方向，且與激光器共中心點平行放置，生成圓偏振
6、堿金屬原子氣室放置于加熱爐內(nèi)，加熱爐加熱使堿金屬原子氣室處于目標溫度；
7、加熱爐處于三軸磁場線圈產(chǎn)生的磁場內(nèi)，圓偏振激光與堿金屬原子氣室作用，得到包含磁場信息的激光進入信號采集與處理系統(tǒng)，生成吸收信號；
8、信號采集與處理系統(tǒng)通過對比磁場作用下吸收信號電壓大小，反饋作用到三軸磁場線圈對環(huán)境磁場進行原位補償。
9、進一步地，信號采集與處理系統(tǒng)通過對比磁場作用下信號電壓大小，反饋作用三軸磁場線圈對環(huán)境磁場進行原位補償，具體為：
10、三軸磁場線圈的任一個軸線圈上依次作用三個磁場大小為-δb0、0、+δb0的磁場，步長為δb0；信號采集與處理系統(tǒng)記錄相應(yīng)吸收信號的強度，分別記為v-1、v0和v+1；通過比較和判斷：當v-1<v0<v+1時，相應(yīng)軸線圈增加+δb0；當v-1>v0>v+1時，相應(yīng)軸線增加-δb0；當v0>v+1且v0>v-1時，相應(yīng)軸磁場不變，同時步長δb0減半，直至v0與v+1、v0與v-1兩者之間差值小于設(shè)定的信號差值δv，完成相應(yīng)軸磁場的補償。
11、進一步地，原位補償是沿著激光傳播方向增加偏置磁場，使地磁環(huán)境下的吸收信號曲線幅值增強。
12、進一步地，堿金屬原子氣室中的堿金屬為銣、鉀和銫中的一種或者兩種。
13、進一步地，加熱爐對堿金屬原子氣室進行加熱，使堿金屬原子氣室處于目標溫度。
14、采用原位磁場補償系統(tǒng)的補償方法，補償方法具體包括：
15、s1：設(shè)置初始步長δb0和信號差值δv；
16、s2：三軸磁場線圈在z軸增加偏置磁場；z軸為激光傳播方向，x軸為與激光傳播方向垂直的橫向平面上的任意方向；
17、s3：在三軸磁場線圈的x軸線圈分別作用大小為-δb0、0、+δb0的磁場，信號采集與處理系統(tǒng)記錄相應(yīng)吸收信號的強度分別為v-1、v0和v+1，通過比較和判斷：當v-1<v0<v+1時，x軸線圈增加+δb0；當v-1>v0>v+1時，x軸線增加-δb0；當v0>v+1且v0>v-1時，x軸磁場不變，同時步長δb0減半，直至v0與v+1、v0與v-1兩者之間差值小于信號差值δv，完成x軸磁場的初次補償；
18、s4：在三軸磁場線圈的y軸線圈上重復步驟3的操作，完成y軸磁場的初次補償；
19、s5：撤銷z軸上的偏置磁場，然后在x軸上增加5μt～10μt的磁場；
20、s6：在z軸線圈分別作用大小為-δb0、0、+δb0的磁場，記錄相應(yīng)吸收信號的強度分別為v-1、v0和v+1，通過比較和判斷：當v-1<v0<v+1時，z軸線圈增加-δb0；當v-1>v0>v+1時，z軸線增加+δb0；當v0<v+1且v0<v-1時，z軸磁場不變，同時步長δb0減半，直至v0與v+1、v0與v-1兩者之間差值小于信號差值δv，完成z軸磁場的初次補償；
21、s7：撤銷x軸上的磁場，然后在z軸增加大小3μt～5μt的偏置磁場；重復步驟3至步驟s6，其中z軸補償時x軸方向增加0.1μt～0.5μt的磁場，完成x軸、y軸與z軸的二次磁場補償；
22、s8：撤銷x軸上的磁場，然后在z軸上增加0nt的磁場；重復步驟s3至步驟s6，其中z軸補償時x軸方向增加25nt～40nt的磁場，完成x軸、y軸與z軸的三次磁場補償；
23、s9：撤銷x軸上的磁場，磁場補償結(jié)束，信號采集與處理系統(tǒng)獲取補償磁場結(jié)果。
24、進一步地，步驟s2中，三軸磁場線圈在z軸增加偏置磁場，偏置磁場的大小是100μt～200μt。
25、進一步地，步驟s2中，三軸磁場線圈在z軸增加偏置磁場，偏置磁場最佳為地磁場的2倍。
26、進一步地，初始步長δb0設(shè)置在1～10μt范圍內(nèi)。
27、進一步地，步驟s5中，在x軸上增加5μt～10μt的磁場，磁場值選取原則為：x軸施加的磁場與z軸補償前的磁共振線寬最為接近。
28、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
29、本專利技術(shù)提供的地磁環(huán)境下快速原位補償系統(tǒng)及方法，通過在沿著激光傳播方向增加一個大的偏置磁場，使地磁環(huán)境下的吸收信號曲線幅值增強，同時通過對比不同磁場下吸收信號的幅值，驅(qū)動磁強計內(nèi)部三軸線圈進行多次補償，實現(xiàn)了地磁環(huán)境下的磁場原位補償，能夠解決地磁環(huán)境下磁場補償耗時長、無法原位補償?shù)葐栴}。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種地磁環(huán)境下實現(xiàn)SERF原子磁強計原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器、起偏器、1/4波片、堿金屬原子氣室、加熱爐、信號采集與處理系統(tǒng)和三軸磁場線圈；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，信號采集與處理系統(tǒng)通過對比磁場作用下信號電壓大小，反饋作用三軸磁場線圈對環(huán)境磁場進行原位補償，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，原位補償是沿著激光傳播方向增加偏置磁場，使地磁環(huán)境下的吸收信號曲線幅值增強。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，堿金屬原子氣室中的堿金屬為銣、鉀和銫中的一種或者兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，加熱爐對堿金屬原子氣室進行加熱，使堿金屬原子氣室處于目標溫度。
6.采用權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)的補償方法，其特征在于，原位補償方法具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原位磁場補償方法，其特征在于，步驟S2中，三軸磁場線圈在z軸增加偏置磁場，偏置磁場的大小是100μT～200μT。
8
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原位磁場補償方法，其特征在于，初始步長δB0設(shè)置在1～10μT范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的原位磁場補償方法，其特征在于，步驟S5中，在x軸上增加5μT～10μT的磁場，磁場值選取原則為：x軸施加的磁場與z軸補償前的磁共振線寬最為接近。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種地磁環(huán)境下實現(xiàn)serf原子磁強計原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，包括激光器、起偏器、1/4波片、堿金屬原子氣室、加熱爐、信號采集與處理系統(tǒng)和三軸磁場線圈；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，信號采集與處理系統(tǒng)通過對比磁場作用下信號電壓大小，反饋作用三軸磁場線圈對環(huán)境磁場進行原位補償，具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，原位補償是沿著激光傳播方向增加偏置磁場，使地磁環(huán)境下的吸收信號曲線幅值增強。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，堿金屬原子氣室中的堿金屬為銣、鉀和銫中的一種或者兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位磁場補償系統(tǒng)，其特征在于，加熱爐對堿金屬原子氣室進行加熱，使堿金屬原...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔夢緣，劉院省，李建軍，鄧意成，王學鋒，
申請(專利權(quán))人：北京航天控制儀器研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。