The invention provides a laser heating magnetic resonance gyroscope, including quartz vacuum chamber, atomic gas chamber, 3D orthogonal coil, heating laser source, optical fiber temperature measurement module, laser light source, laser light source, photoelectric detection balance amplifier, lock-in amplifier; the lock-in amplifier will balance the amplifier output through the photoelectric detection optical signal and the 3D orthogonal coil of the amplified reference driving signal is analyzed with 3D orthogonal coil balance photoelectric amplifier in the reference driver information signal frequency component, the frequency components of information sent to the programmable logic controller; programmable logic controller based on the power of the atomic vapor cell surface temperature control of heating laser source, and according to the Larmor precession the frequency information of the frequency components of calculated magnetic resonance gyroscope. The invention can completely eliminate the additional magnetic field interference caused by electric heating and resistance temperature measurement, and effectively improve the detection accuracy and sensitivity of the nuclear magnetic resonance gyroscope.
【技术实现步骤摘要】
激光加热核磁共振陀螺仪
本专利技术涉及核磁共振陀螺仪
,具体地,涉及激光加热核磁共振陀螺仪。
技术介绍
核磁共振陀螺仪工作原理是惰性气体原子核处于核磁共振状态下,检测惰性气体原子核的拉莫进动频率,当检测激光跟随壳体旋转时,检测到的拉莫进动频率偏离理论拉莫进动频率,拉莫进动频率的偏离量即为壳体转速大小。与传统机械式陀螺仪相比,核磁共振陀螺仪敏感物质是原子核,不存在质量部件敏感壳体角速度,因此消除了摩擦力和惯性加速度影响,核磁共振陀螺仪可应用振动、高加速环境,同时核磁共振陀螺仪理论上可达导航级精度,还具有芯片化优势,核磁共振陀螺仪正在成为未来新型陀螺仪的发展方向。核磁共振陀螺仪敏感角速度的前提是原子核达到核磁共振状态,通过激光泵浦原子气室内磢金属电子自旋极化,极化后的碱金属电子与惰性气体原子核发生自旋交换碰撞,碱金属电子将自旋角动量传递给惰性气体原子核,惰性气体原子核产生超极化,在光泵极化方向上施加静磁场,碱性气体原子核和碱金属电子将绕静磁场方向做拉莫进动,在垂直于静磁场正交方向上施加交变的射频磁场,射频磁场交变频率为惰性气体原子核拉莫进动频率和惰性气体原子核拉莫进动频率,惰性气体原子核将进入核磁共振状态。在核磁共振状态条件下碱金属电子和惰性气体原子核的宏观磁矩在x/y轴上会呈现出交变分量,线偏振检测激光穿过原子气室时,惰性气体原子核宏观磁矩和碱金属电子的宏观磁矩将会对检测激光产生调制作用,利用法拉第旋光解算出惰性气体原子核和拉莫进动频率,即可解算出壳体旋转角速度大小。从核磁共振陀螺仪上述工作原理可以看出,碱金属电子自旋极化是核磁共振陀螺仪正常工作的必要 ...
【技术保护点】
一种激光加热核磁共振陀螺仪,其特征在于,包括:可编程逻辑控制器、石英真空腔、原子气室、滤光片、三维正交线圈、加热激光光源、光纤测温模块、泵浦激光光源、检测激光光源、平衡光电放大器、锁相放大器、三维正交线圈驱动源;所述原子气室位于所述石英真空腔内,所述加热激光光源发出的激光通过所述石英真空腔内部的滤光片后转化为热量,用于对所述原子气室进行加热;且所述石英真空腔安装在所述三维正交线圈的磁场影响范围内;所述泵浦激光光源和检测激光光源发出的激光穿过所述石英真空腔内的原子气室,并被所述平衡光电放大器接收;所述平衡光电放大器将将接收到的检测光信号转换为相应的电信号后传输给锁相放大器;其中:所述光纤测温模块,用于检测所述原子气室表面的温度,并将检测到的温度结果发送给所述可编程逻辑控制器;所述加热激光光源发出的激光,用于对所述石英真空腔内的原子气室进行加热;所述三维正交线圈驱动源,用于向所述三维正交线圈提供电能;所述锁相放大器,用于将所述平衡光电放大器输出的经过放大的检测光信号和所述三维正交线圈的参考驱动信号进行分析,得到具有相同频率成分的参考信息;并将所述参考信息进行倍频和滤波处理,得到所述平衡光电 ...
【技术特征摘要】
1.一种激光加热核磁共振陀螺仪,其特征在于,包括:可编程逻辑控制器、石英真空腔、原子气室、滤光片、三维正交线圈、加热激光光源、光纤测温模块、泵浦激光光源、检测激光光源、平衡光电放大器、锁相放大器、三维正交线圈驱动源;所述原子气室位于所述石英真空腔内,所述加热激光光源发出的激光通过所述石英真空腔内部的滤光片后转化为热量,用于对所述原子气室进行加热;且所述石英真空腔安装在所述三维正交线圈的磁场影响范围内;所述泵浦激光光源和检测激光光源发出的激光穿过所述石英真空腔内的原子气室,并被所述平衡光电放大器接收;所述平衡光电放大器将将接收到的检测光信号转换为相应的电信号后传输给锁相放大器;其中:所述光纤测温模块,用于检测所述原子气室表面的温度,并将检测到的温度结果发送给所述可编程逻辑控制器;所述加热激光光源发出的激光,用于对所述石英真空腔内的原子气室进行加热;所述三维正交线圈驱动源,用于向所述三维正交线圈提供电能;所述锁相放大器,用于将所述平衡光电放大器输出的经过放大的检测光信号和所述三维正交线圈的参考驱动信号进行分析,得到具有相同频率成分的参考信息;并将所述参考信息进行倍频和滤波处理,得到所述平衡光电放大器中具有三维正交线圈的参考驱动信号的频率成分信息,将所述频率成分信息发送给所述可编程逻辑控制器;所述可编程逻辑控制器,用于根据所述原子气室表面的温度控制所述加热激光光源的功率,并根据所述频率成分信息解算出所述核磁共振陀螺仪的拉莫进动频率信息。2.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪,其特征在于,所述原子气室为正方体形,所述原子气室内含有碱金属电子和惰性气体原子核;所述原子气室底部通过多个石棉柱支撑并固定在所述石英真空腔的中心位置。3.根据权利要求1所述的激光加热核磁共振陀螺仪,其特征在于,所述加热激光光源、泵浦激光光源以及检测激光光源发出的激光通过同一光纤导入所述石英真空腔,所述加热激光光源、泵浦激光光源以及所述检测激光光源发出的激光通过分...
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