【技术实现步骤摘要】
本申请涉及冷原子物理与量子精密测量，具体涉及一种磁场控制装置。
技术介绍
1、磁场的精确控制对冷原子物理与量子精密测量至关重要，而通电线圈是产生和控制磁场的重要手段。为了精密操控原子能级，所需磁场一般需要从毫高斯量级到百高斯量级变化并要求稳定度达到1ppm，进而需要精密控制线圈中的电流以产生随实验进程跳变的稳定磁场。当前的传统电流源能满足稳定度的要求，然而难以直接接入实验系统以满足随实验进程精确操控的需求。
技术实现思路
1、本申请提供一种磁场控制装置，至少用于解决传统电流源难以满足实验进程精确操控需求的问题。
2、本申请提供一种磁场控制装置，所述磁场控制装置包括负载线圈、采样模块、程控参考电压模块和控制器模块；所述程控参考电压模块能够生成指令数字信号，所述程控参考电压模块包括触发输入端和重置输入端，所述触发输入端和所述重置输入端用于接收数字信号触发，所述程控参考电压模块根据所述指令数字信号、以及所述触发输入端和所述重置输入端分别接收到所述数字信号触发，输出参考模拟电压信号；所述采样模块用于获取所述负载线圈的采样电压信号；所述控制器模块用于接收所述参考模拟电压信号和所述采样电压信号，并根据所述参考模拟电压信号和所述采样电压信号进行差分比例积分运算以获取目标电压信号，以将所述目标电压信号传输至所述负载线圈。
3、一种实施方式中，所述程控参考电压模块还包括计算机程序、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)和数
4、一种实施方式中，所述指令数字信号包含循环跳变指令和模拟电压数值组，所述模拟电压数值组包括多个不同的模拟电压数值，所述循环跳变指令用于控制所述fpga循环输出所述模拟电压数值组；所述fpga用于根据所述数字信号触发、所述循环跳变指令和所述模拟电压数值组控制所述dac循环跳变地输出多个不同的所述模拟电压数值分别对应的所述参考模拟电压信号。
5、一种实施方式中，所述fpga包括所述触发输入端和所述重置输入端，所述数字信号触发包括向所述重置输入端输入的重置触发和向所述触发输入端输入的时序触发；在所述fpga接收到包含所述循环跳变指令和所述模拟电压数值组的所述指令数字信号的情况下，在所述重置输入端接收到所述重置触发之后，所述fpga根据所述触发输入端接收到的所述时序触发，控制所述dac依次输出所述模拟电压数值组中不同的所述模拟电压数值分别对应的所述参考模拟电压信号。
6、一种实施方式中，所述指令数字信号包含单一输出指令和模拟电压数值，所述fpga用于根据所述数字信号触发、所述单一输出指令和所述模拟电压数值，控制所述dac输出一个恒定不变的、且与所述模拟电压数值对应的所述参考模拟电压信号。
7、一种实施方式中，所述fpga包括所述触发输入端和所述重置输入端；在所述fpga接收到所述单一输出指令的情况下，所述数字信号触发还包括低电平触发，在所述触发输入端和所述重置输入端均接收到所述低电平触发时，所述fpga控制所述dac向所述控制器模块输出一个恒定不变的、且与所述模拟电压数值对应的所述参考模拟电压信号。
8、一种实施方式中，所述磁场控制装置还包括压控电流驱动模块，所述压控电流驱动模块包括控制端、电流输入端和电流输出端，所述电流输入端与所述负载线圈连接，所述控制端与所述控制器模块连接，所述压控电流驱动模块接收所述控制器模块输出的所述目标电压信号，所述压控电流驱动模块用于将所述目标电压信号转换为目标电流，并通过所述电流输出端将所述目标电流传输至所述负载线圈。
9、一种实施方式中，所述采样模块包括第一采样电阻、增益电阻和运算放大器，所述压控电流驱动模块还包括电流输出端，所述第一采样电阻包括第一接线端、第二接线端、第一输出端和第二输出端，所述第一接线端与所述电流输出端连接，所述第二接线端与所述负载线圈连接，所述运算放大器包括第一正输入端、第一负输入端和第三输出端，所述第一输出端与所述第一正输入端连接，所述第二输出端与所述第一负输入端连接，所述第三输出端与所述控制器模块连接，以将所述采样电压信号输出至所述控制器模块，所述运算放大器用于将流经所述第一采样电阻的电压进行放大，所述增益电阻与所述运算放大器连接，所述增益电阻用于调节所述运算放大器的放大倍数。
10、一种实施方式中，所述磁场控制装置还包括检测模块，所述检测模块连接于所述负载线圈和所述压控电流驱动模块之间，所述检测模块用于检测流经所述负载线圈的电流，并将流经所述负载线圈的电流传输至所述压控电流驱动模块。
11、一种实施方式中，所述检测模块包括万用表和第二采样电阻，所述第二采样电阻包括第三接线端和第四接线端，所述第三接线端与所述压控电流驱动模块的电流输入端连接，所述第四接线端与所述负载线圈连接，所述万用表用于检测流经所述第二采样电阻的电压。
12、本申请的磁场控制装置中，通过设置触发输入端和重置输入端，程控参考电压模块根据触发输入端和重置输入端接收到的数字信号触发，配合指令数字信号，指令数字信号可以随实验进程进行设置，且触发输入端和重置输入端接收的数字信号触发也可以根据实验进程实现控制，相较于以商用精密电源为基础的磁场产生方式，本申请的磁场控制装置可以远程控制负载线圈产生的磁场大小随实验进程设置的指令数字信号变化。
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1.一种磁场控制装置，其特征在于，包括负载线圈、采样模块、程控参考电压模块和控制器模块；
2.根据权利要求1所述的磁场控制装置，其特征在于，所述程控参考电压模块还包括计算机程序、现场可编程逻辑门阵列FPGA和数字模拟转换器DAC，所述计算机程序与所述FPGA通信连接，所述FPGA与所述DAC通信连接，所述计算机程序通过串口通信向所述FPGA输入所述指令数字信号，所述数字信号触发用于通过所述FPGA控制所述DAC输出所述参考模拟电压信号。
3.根据权利要求2所述的磁场控制装置，其特征在于，所述指令数字信号包含循环跳变指令和模拟电压数值组，所述模拟电压数值组包括多个不同的模拟电压数值，所述循环跳变指令用于控制所述FPGA循环输出所述模拟电压数值组；所述FPGA用于根据所述数字信号触发、所述循环跳变指令和所述模拟电压数值组控制所述DAC循环跳变地输出多个不同的所述模拟电压数值分别对应的所述参考模拟电压信号。
4.根据权利要求3所述的磁场控制装置，其特征在于，所述FPGA包括所述触发输入端和所述重置输入端，所述数字信号触发包括向所述重置输入端输入的重置
5.根据权利要求2所述的磁场控制装置，其特征在于，所述指令数字信号包含单一输出指令和模拟电压数值，所述FPGA用于根据所述数字信号触发、所述单一输出指令和所述模拟电压数值，控制所述DAC输出一个恒定不变的、且与所述模拟电压数值对应的所述参考模拟电压信号。
6.根据权利要求5所述的磁场控制装置，其特征在于，所述FPGA包括所述触发输入端和所述重置输入端；在所述FPGA接收到所述单一输出指令的情况下，所述数字信号触发还包括低电平触发，在所述触发输入端和所述重置输入端均接收到所述低电平触发时，所述FPGA控制所述DAC向所述控制器模块输出一个恒定不变的、且与所述模拟电压数值对应的所述参考模拟电压信号。
7.根据权利要求1所述的磁场控制装置，其特征在于，所述磁场控制装置还包括压控电流驱动模块，所述压控电流驱动模块包括控制端、电流输入端和电流输出端，所述电流输入端与所述负载线圈连接，所述控制端与所述控制器模块连接，所述压控电流驱动模块接收所述控制器模块输出的所述目标电压信号，所述压控电流驱动模块用于将所述目标电压信号转换为目标电流，并通过所述电流输出端将所述目标电流传输至所述负载线圈。
8.根据权利要求7所述的磁场控制装置，其特征在于，所述采样模块包括第一采样电阻、增益电阻和运算放大器，所述第一采样电阻包括第一接线端、第二接线端、第一输出端和第二输出端，所述第一接线端与所述电流输出端连接，所述第二接线端与所述负载线圈连接，所述运算放大器包括第一正输入端、第一负输入端和第三输出端，所述第一输出端与所述第一正输入端连接，所述第二输出端与所述第一负输入端连接，所述第三输出端与所述控制器模块连接，以将所述采样电压信号输出至所述控制器模块，所述运算放大器用于将流经所述第一采样电阻的电压进行放大，所述增益电阻与所述运算放大器连接，所述增益电阻用于调节所述运算放大器的放大倍数。
9.根据权利要求8所述的磁场控制装置，其特征在于，所述磁场控制装置还包括检测模块，所述检测模块连接于所述负载线圈和所述压控电流驱动模块之间，所述检测模块用于检测流经所述负载线圈的电流，并将流经所述负载线圈的电流传输至所述压控电流驱动模块。
10.根据权利要求9所述的磁场控制装置，其特征在于，所述检测模块包括万用表和第二采样电阻，所述第二采样电阻包括第三接线端和第四接线端，所述第三接线端与所述压控电流驱动模块的电流输入端连接，所述第四接线端与所述负载线圈连接，所述万用表用于检测流经所述第二采样电阻的电压。
...【技术特征摘要】
1.一种磁场控制装置，其特征在于，包括负载线圈、采样模块、程控参考电压模块和控制器模块；
2.根据权利要求1所述的磁场控制装置，其特征在于，所述程控参考电压模块还包括计算机程序、现场可编程逻辑门阵列fpga和数字模拟转换器dac，所述计算机程序与所述fpga通信连接，所述fpga与所述dac通信连接，所述计算机程序通过串口通信向所述fpga输入所述指令数字信号，所述数字信号触发用于通过所述fpga控制所述dac输出所述参考模拟电压信号。
3.根据权利要求2所述的磁场控制装置，其特征在于，所述指令数字信号包含循环跳变指令和模拟电压数值组，所述模拟电压数值组包括多个不同的模拟电压数值，所述循环跳变指令用于控制所述fpga循环输出所述模拟电压数值组；所述fpga用于根据所述数字信号触发、所述循环跳变指令和所述模拟电压数值组控制所述dac循环跳变地输出多个不同的所述模拟电压数值分别对应的所述参考模拟电压信号。
4.根据权利要求3所述的磁场控制装置，其特征在于，所述fpga包括所述触发输入端和所述重置输入端，所述数字信号触发包括向所述重置输入端输入的重置触发和向所述触发输入端输入的时序触发；在所述fpga接收到包含所述循环跳变指令和所述模拟电压数值组的所述指令数字信号的情况下，在所述重置输入端接收到所述重置触发之后，所述fpga根据所述触发输入端接收到的所述时序触发，控制所述dac依次输出所述模拟电压数值组中不同的所述模拟电压数值分别对应的所述参考模拟电压信号。
5.根据权利要求2所述的磁场控制装置，其特征在于，所述指令数字信号包含单一输出指令和模拟电压数值，所述fpga用于根据所述数字信号触发、所述单一输出指令和所述模拟电压数值，控制所述dac输出一个恒定不变的、且与所述模拟电压数值对应的所述参考模拟电压信号。
6.根据权利要求5所述的磁场控制装置，其特征在于，所述fpga包括所述触发输入端和所述重置输入端；在所述fpga接收到所述单一输出指令的情况下，所...
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