一种三轴一体的SERF原子自旋陀螺仪制造技术

本发明专利技术公开了一种三轴一体的SERF(Spin‑Exchange‑Relaxation‑Free)原子自旋陀螺仪，包括碱金属气室，无磁电加热系统，磁屏蔽系统，磁补偿系统，抽运系统与检测系统。碱金属气室是陀螺仪的敏感核心，无磁电加热系统提高原子密度，磁屏蔽系统提供极弱磁场环境，磁补偿系统精确补偿剩余磁场，抽运系统使碱金属外层电子自旋极化并使惰性气体核子自旋超极化，检测系统探测转动信号。本发明专利技术通过将两个碱金属气室放置于同一磁屏蔽筒内，并提供配套的抽运与检测系统，用一个陀螺仪实现三轴转动测量，有利于提高陀螺仪精度，减小导航系统体积，拓宽SERF原子自旋陀螺仪的应用范围。

A Tri-Axis SERF Atomic Spin Gyroscope

The invention discloses a three-axis SERF (Spin Exchange Relaxation Free) atomic spin gyroscope, which comprises an alkali metal gas chamber, a non-magnetic electric heating system, a magnetic shielding system, a magnetic compensation system, a pump system and a detection system. Alkali metal gas chamber is the sensitive core of gyroscope. The non-magnetoelectronic heating system improves atomic density. The magnetic shielding system provides extremely weak magnetic field environment. The magnetic compensation system accurately compensates the residual magnetic field. The pump system polarizes the outer electrons of alkali metal and the nucleons of inert gas. The detection system detects the rotation signal. By placing two alkali metal chambers in the same magnetic shielding barrel and providing a matching pump and detection system, the three-axis rotation measurement is realized with a gyroscope, which is beneficial to improving the accuracy of the gyroscope, reducing the volume of the navigation system and widening the application range of SERF atomic spin gyroscope.

【技术实现步骤摘要】
一种三轴一体的SERF原子自旋陀螺仪
本专利技术涉及原子陀螺仪的
，具体涉及一种三轴一体的SERF(Spin-Exchange-Relaxation-Free)原子自旋陀螺仪，能够精确地测量出载体三轴转动信息，可应用于长航时高精度惯性导航系统。
技术介绍
原子陀螺仪是新一代高精度陀螺仪的重要发展方向，其中，SERF原子自旋陀螺仪具有超高的惯性测量灵敏度，其理论零偏稳定性指标可高达10-8°/h，是未来长航时、高精度惯性导航系统的首选；发展SERF原子自旋陀螺仪对于国防安全和经济发展具有重大意义。目前一台SERF原子自旋陀螺仪只能敏感两个方向的惯性转动信息，如果应用于惯性导航至少需要两台传统的SERF原子自旋陀螺仪，使系统体积大、结构复杂、成本高，限制了SERF原子自旋陀螺仪的应用。本专利技术是一种三轴一体的SERF原子自旋陀螺仪，一台陀螺仪可以输出载体三轴的惯性转动信号，具有精度高、体积小、结构简单的优点，有利于扩大SERF原子自旋陀螺仪的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于设计一种三轴一体的SERF原子自旋陀螺仪，两个碱金属气室共用SERF陀螺仪的其他部分，可以保证一致本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三轴一体SERF原子自旋陀螺仪，其特征在于：包括光抽运系统(1)、检测系统(2)、磁屏蔽系统(3)、磁补偿系统(4)、无磁电加热系统(5)和碱金属气室(6)；光抽运系统(1)通过与碱金属原子跃迁频率相同频率的圆偏振激光使碱金属原子自旋极化，极化的碱金属原子通过自旋交换碰撞超极化惰性气体核子；检测系统(2)通过线偏振光检测原子极化率变化引起的光旋角，经过进一步数据转换与处理输出惯性转动信号；磁屏蔽系统(3)由多层磁屏蔽筒组成，使用多层屏蔽筒可以增大屏蔽因子，提高磁屏蔽性能，减小外界磁场对原子的干扰；磁补偿系统(4)由三轴主动磁补偿线圈构成，主动磁补偿线圈通过改变流经线圈的电流产生补偿磁场...

【技术特征摘要】
1.一种三轴一体SERF原子自旋陀螺仪，其特征在于：包括光抽运系统(1)、检测系统(2)、磁屏蔽系统(3)、磁补偿系统(4)、无磁电加热系统(5)和碱金属气室(6)；光抽运系统(1)通过与碱金属原子跃迁频率相同频率的圆偏振激光使碱金属原子自旋极化，极化的碱金属原子通过自旋交换碰撞超极化惰性气体核子；检测系统(2)通过线偏振光检测原子极化率变化引起的光旋角，经过进一步数据转换与处理输出惯性转动信号；磁屏蔽系统(3)由多层磁屏蔽筒组成，使用多层屏蔽筒可以增大屏蔽因子，提高磁屏蔽性能，减小外界磁场对原子的干扰；磁补偿系统(4)由三轴主动磁补偿线圈构成，主动磁补偿线圈通过改变流经线圈的电流产生补偿磁场，实现高精度的剩磁补偿，为使碱金属原子处于SERF态提供良好的磁场环境；无磁电加热系统(5)由双绞对绕电阻丝加热膜和温度控制电路以及烤箱组成，采用高频交流加热的方式，流过双绞对绕电阻丝的电流产生的磁场相互抵消，几乎不影响屏蔽筒内的弱磁环境，同时，加热电流频率高，远离碱金属原子能够感受的范围，不影响原子处于SERF态；碱金属气室(6)是由透光材...

【专利技术属性】
技术研发人员：全伟，刘峰，刘刚，范文峰，姜丽伟，段利红，
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