一种双气室核自旋陀螺仪及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双气室核自旋陀螺仪，包括第一磁屏蔽外壳、第一气室、第一泵浦线圈、第一主磁场线圈、第一激光探测器、第二磁屏蔽外壳、第二气室、第二泵浦线圈、第二主磁场线圈、第二激光探测器、激光器、磁场发生器和信号处理器。本发明专利技术还公开了一种双气室核自旋陀螺仪采用的控制方法，每个气室的极化‑FID过程交替进行。本发明专利技术采用双气室方案，每个气室的极化‑FID过程交替进行，这样计算陀螺信号时都在每个气室的FID过程启动后的前一小段时间进行，FID信号强度较高，信噪比得到很好改善，灵敏度高，相比单气室方案能够获得连续的角位移信号。

【技术实现步骤摘要】
一种双气室核自旋陀螺仪及其控制方法
本专利技术涉及一种核陀螺仪，尤其涉及一种双气室核自旋陀螺仪及其控制方法。
技术介绍
陀螺仪是惯导系统的核心传感器，其性能将直接决定惯导系统的导航精度。高精度陀螺仪的发展经历了以牛顿经典力学为理论基础的液浮陀螺仪、挠性陀螺仪，到以Sagnac(萨格纳克)效应为基础的激光陀螺仪、光纤陀螺仪，陀螺仪的工作原理和性能发生了翻天覆地的变化。随着现代物理的快速发展，原子冷却、原子操控、激光技术的飞速进步，又诞生了一种以原子物理和量子力学为理论基础的新型陀螺仪即原子陀螺仪。原子陀螺仪也称为核陀螺仪或原子核陀螺仪，而核自旋陀螺仪是一种基于原子自旋的原子陀螺仪，可以达到当前激光陀螺仪的精度水平，能满足战术级精度导航控制的需求，在小型化和低成本上具有很大优势。比如，专利号为“US4157495”的美国专利介绍了一种基于核磁共振的原子陀螺，利用自旋交换极化使惰性气体原子产生宏观磁矩，在横向施加一个频率等于拉莫尔频率的交变激励磁场维持核自旋进动，横向激励磁场的频率需通过相位或频率的反馈使之始终等于观测的拉莫尔进动相位或频率；申请号为“201410850412.4”的中国专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双气室核自旋陀螺仪，其特征在于：包括第一磁屏蔽外壳、第一气室、第一泵浦线圈、第一主磁场线圈、第一激光探测器、第二磁屏蔽外壳、第二气室、第二泵浦线圈、第二主磁场线圈、第二激光探测器、激光器、磁场发生器和信号处理器，所述第一气室、所述第一泵浦线圈和所述第一主磁场线圈均置于所述第一磁屏蔽外壳内，所述第一泵浦线圈产生的磁场和所述第一主磁场线圈产生的磁场方向相互垂直且均能穿过所述第一气室，所述第二气室、所述第二泵浦线圈和所述第二主磁场线圈均置于所述第二磁屏蔽外壳内，所述第二泵浦线圈产生的磁场和所述第二主磁场线圈产生的磁场方向相互垂直且均能穿过所述第二气室；所述第一泵浦线圈产生的磁场与所述第二泵浦线圈...

【技术特征摘要】
1.一种双气室核自旋陀螺仪，其特征在于：包括第一磁屏蔽外壳、第一气室、第一泵浦线圈、第一主磁场线圈、第一激光探测器、第二磁屏蔽外壳、第二气室、第二泵浦线圈、第二主磁场线圈、第二激光探测器、激光器、磁场发生器和信号处理器，所述第一气室、所述第一泵浦线圈和所述第一主磁场线圈均置于所述第一磁屏蔽外壳内，所述第一泵浦线圈产生的磁场和所述第一主磁场线圈产生的磁场方向相互垂直且均能穿过所述第一气室，所述第二气室、所述第二泵浦线圈和所述第二主磁场线圈均置于所述第二磁屏蔽外壳内，所述第二泵浦线圈产生的磁场和所述第二主磁场线圈产生的磁场方向相互垂直且均能穿过所述第二气室；所述第一泵浦线圈产生的磁场与所述第二泵浦线圈产生的磁场方向相同，所述第一主磁场线圈产生的磁场与所述第二主磁场线圈产生的磁场方向相同，形状、尺寸均相同的所述第一气室和所述第二气室内均包含碱金属原子、用于自旋交换极化的惰性气体原子和缓冲气体，所述磁场发生器的控制输出端分别与所述第一泵浦线圈的输入端、所述第一主磁场线圈的输入端、所述第二泵浦线圈的输入端和所述第二主磁场线圈的输入端对应连接，所述激光器产生的激光一分为二分别穿过所述第一气室和所述第二气室后分别照射在所述第一激光探测器的感应端和所述第二激光探测器的感应端，所述第一激光探测器的信号输出端和所述第二激光探测器的信号输出端分别与所述信号处理器的输入端连接。2.根据权利要求1所述的双气室核自旋陀螺仪，其特征在于：所述第一激光探测器、所述第二激光探测器、所述激光器、所述磁场发生器和所述信号处理器均置于所述第一磁屏蔽外壳和所述第二磁屏蔽外壳外。3.根据权利要求1或2所述的双气室核自旋陀螺仪，其特征在于：所述激光器为一个且为泵浦激光器，所述泵浦激光器产生的激光中经过具有半反射半透射功能的半反射泵浦反射镜反射后的一半激光沿所述第一泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第一气室或沿所述第二泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第二气室，所述泵浦激光器产生的激光中经过所述半反射泵浦反射镜透射后的另一半激光经具有全反射功能的全反射泵浦反射镜反射后沿所述第二泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第二气室或沿所述第一泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第一气室，所述第一激光探测器和所述第二激光探测器均为光电探测器。4.根据权利要求1或2所述的双气室核自旋陀螺仪，其特征在于：所述激光器为两个且分别为泵浦激光器和探测激光器，所述泵浦激光器产生的激光中经过具有半反射半透射功能的半反射泵浦反射镜反射后的一半激光沿所述第一泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第一气室或沿所述第二泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第二气室，所述泵浦激光器产生的激光中经过所述半反射泵浦反射镜透射后的另一半激光经具有全反射功能的全反射泵浦反射镜反射后沿所述第二泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第二气室或沿所述第一泵浦线圈产生的磁场方向穿过所述第一气室；所述探测激光器产生的激光中经过具有半反射半透射功能的半反射探测反射镜反射后的一半激光沿同时与所述第一主磁场线圈产...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒强，朱明智，汪宝旭，吴文凯，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51