一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法技术

本发明专利技术公开了一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法，属于光学检测、磁场探测与分析技术领域。本发明专利技术针对三轴线圈产生磁场精度直接影响基于无自旋交换理论的超高灵敏磁场/惯性测量装置灵敏度问题，提出基于原子自旋拉莫尔进动理论的三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法。本发明专利技术填补了无快速有效的三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法的空白，并可为原子磁强计灵敏度提升提供前提保障。

A three axis coil constant and non positive integration angle measuring method

The invention discloses a three axis coil and non constant positive integration angle measuring method, which belongs to the optical detection, magnetic field detection and analysis technology. The present invention for three axis coil produce a magnetic field directly affects the precision of no spin exchange theory of ultra high sensitive magnetic field / inertial measurement unit based on sensitivity, put forward three axis coil constant atomic spin precession and Larmor based on the theory of non positive integration angle measuring method. The invention fills the blank of three axis coil constant effective and non positive angle integration measurement method, and can provide premise and guarantee for improving sensitivity of atomic magnetometer.

【技术实现步骤摘要】
一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法
本专利技术旨在提出一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法，属于光学检测、磁场探测与分析

技术介绍
磁场客观存在于自然中。对于磁场的精确探测可以有效的促进生物医学、磁共振成像、地球物理勘探、基础物理等领域的研究与发展。近期，全光学原子自旋磁强计因其超高的磁场测量灵敏度逐渐成为弱磁场探测的主要工具之一。在全光学原子自旋磁强计的众多组成部分中，三轴线圈是最重要的组成部分。三轴线圈是全光学原子自旋磁强计产生磁场的重要组件。对于三轴线圈来说，除了其产生磁场均匀性外，线圈常数的精确与否和三轴之间的正交性是衡量三轴线圈性能最重要的参数。K.等人利用一个置于三轴线圈中心位置的质子磁强计来获取激励电流与其诱发的磁场之间的比例常数，即线圈常数。此方法需要额外的质子磁强计作为磁场测量装置，且此方法的测量精度首先于质子磁强计的精度。B.Heilig提出了一种利用标量磁强计来确定三轴线圈两轴间的螺旋角以及标定线圈非正交角的方法。这种方法一方面需要额外设备且测量精度受限于此测量设备，另一方面需要有足够大的均匀区来容纳磁强计探头。J.Dinale等人研究了改进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤(1)圆偏振抽运光沿z轴传播，线偏振检测光沿x轴传播；步骤(2)在z轴施加DC待测磁场，在垂直于抽运光与检测光平面的方向即y方向施加AC磁场扫场，自旋极化的碱金属原子会围绕待测DC磁场的方向进行拉莫尔进动，其拉莫尔进动频率为：

【技术特征摘要】
1.一种三轴线圈常数与非正交角一体化测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤(1)圆偏振抽运光沿z轴传播，线偏振检测光沿x轴传播；步骤(2)在z轴施加DC待测磁场，在垂直于抽运光与检测光平面的方向即y方向施加AC磁场扫场，自旋极化的碱金属原子会围绕待测DC磁场的方向进行拉莫尔进动，其拉莫尔进动频率为：其中，f0为拉莫尔进动频率，I为核子角动量，为普朗克常量，gs为电子的朗德因子，μB为玻尔磁子，B为待测磁场；步骤(3)原子自旋在待测磁场下的拉莫尔进动可由一束垂直于抽运光传播方向的线偏振检测光探测到，包含拉莫尔信息的线偏振检测光经由光电探测器送至锁相放大器，锁相放大器的输出信号f(v)与AC扫场频率ω按洛伦兹线型拟合：其中，a为拟合系数，ν为扫场频率，Δω为磁共振线宽，b为直流偏置；步骤(4)根据公式(2)即可拟合获得原子自旋在此待测磁场下的拉莫尔进动频率，从而根据公式(1)解算出待测磁场，线圈常数Ccoil是电流I与磁场B的函数：Ccoil＝B/I,(3)在获得了待测磁场幅值后，即可根据公式(3)获得此待测磁场方向的线圈常数；步骤(5)在z轴施加一个已知幅值的DC偏置磁场，沿x轴施加幅值相等方向相反的磁场-∣x∣和+∣x∣，由于x、z轴之间非正交...

【专利技术属性】
技术研发人员：房建成，张红，刘刚，丁铭，胡朝晖，姚涵，马丹跃，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11