【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于量子精密测量，具体涉及一种适用于地球自转水平向角速度测量的双轴原子陀螺，以及基于双轴原子陀螺的标度因数标定装置和标定方法。
技术介绍
1、近些年，原子干涉技术的快速发展促进了原子陀螺的发展，原子陀螺作为一种新型精密测量仪器，可以精确测量载体的转动信息，包括地球自转角速度测量。
2、原子陀螺中的抛射型原子干涉陀螺根据拉曼脉冲形式可分为三脉冲和四脉冲，三脉冲原子陀螺，采用π/2～π～π/2三个raman脉冲序列对原子进行干涉作用，三个脉冲宽度依次为τ、2τ、τ，脉冲之间的时间间隔均为t。而四脉冲采用π/2～π～π～π/2四个raman脉冲序列对原子进行干涉作用，四个脉冲宽度依次为τ、2τ、2τ和τ，脉冲之间的时间间隔为t、2t和t，这种方式相较于三脉冲形式增大了干涉面积，可提高测量灵敏度。
3、对于三脉冲双环路差分原子陀螺来说，转动相移可写为对于四脉冲原子陀螺来说，转动相移可写为上式中，φω为转动相移；为双光子有效波矢；为重力加速度；为原子抛射初速度；为转动角速度；t为前两束拉曼光脉冲间隔时间。
4、由式可知，三脉冲的陀螺敏感轴方向为而原子团抛射速度方向与光、磁等众多因素有关，因此利用三脉冲测量地球自转角速度需要精确知道抛射速度大小及方向。四脉冲原子陀螺敏感轴方向为重力加速度g为恒定矢量，即四脉冲陀螺敏感轴方向由有效波矢方向决定。而有效波矢方向由拉曼光入射和反射角度决定，即由反射镜法线决定，因此反射镜反射拉曼光面的角度方位决定了四脉冲原子陀螺轴向方位。
5、由于原子陀螺的
技术实现思路
1、针对现有技术及需求，本专利技术的目的之一是提供一种适用于地球自转水平向角速度测量的双轴原子陀螺，通过在同一真空腔体上设置水平向正交的两对拉曼光，可同时获取两轴正交的转动相移，经标定后可同时获得两轴正交的转动角速度，在不受原子陀螺方位角的限制下即可准确解算地球自转水平向角速度的绝对值，可用于长期监测地球自转角速度变化。
2、为了实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双轴原子陀螺，包括用于屏蔽地磁场等外界磁场干扰的磁屏蔽以及设于磁屏蔽内用于提供必要的真空环境的真空腔体，所述的真空腔体由通过管道连接的干涉腔和冷却囚禁腔组成，干涉腔顶部设置有倾斜仪用作原子陀螺的倾角数据基准，真空腔体侧壁垂直设置有x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜，用于反射与原子作用、形成双轴闭合干涉环路的x向拉曼光和y向拉曼光，所述的x向拉曼反射镜包括平行布置的x向下拉曼反射镜和x向上拉曼反射镜，所述的y向拉曼反射镜包括平行布置的y向下拉曼反射镜和y向上拉曼反射镜；所述的真空腔体外对称设置有偏置磁场线圈一和偏置磁场线圈二，偏置磁场线圈一和偏置磁场线圈二连线与x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜轴线呈45°夹角。
3、进一步，所述的x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜的两面均镀有介质反射膜，反射率大于99.9％，镀膜后反射面的面形精度小于λ/8@632.8nm，两面的平行度小于1秒。
4、本专利技术的目的之二是提供一种双轴原子陀螺标度因数标定装置，包括方位转台、第一经纬仪、第二经纬仪和基准镜，所述的方位转台上设置有双轴原子陀螺，方位转台用于标定双轴原子陀螺时调整双轴原子陀螺的水平方位角度，所述的第一经纬仪与双轴原子陀螺的x向拉曼反射镜法线重合，所述的第二经纬仪与双轴原子陀螺的y向拉曼反射镜法线重合，所述的基准镜用于监测第一经纬仪或/和第二经纬仪位置是否发生移动。
5、本专利技术的目的之三是提供一种采用双轴原子陀螺标度因数标定装置标定地球自转水平向角速度的方法，包括以下步骤：
6、s1，调整双轴原子陀螺姿态，使得原子团竖直抛射，记录倾斜仪数据并将其作为陀螺姿态基准；
7、s2，通过第一经纬仪和第二经纬仪将x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜的法线在水平面校准为正交；
8、s3，调平方位转台，将双轴原子陀螺置于方位转台上，以记录的倾斜仪数据调整双轴原子陀螺姿态；
9、s4，启动双轴原子陀螺，获得静态下双轴正交的转动相位和
10、s5，转动方位转台，在不同方位下，获得多组正交转动相位和求解得到双轴陀螺标度因数fx和fy；
11、s6，以倾斜仪数据基准保证原子团竖直抛射前提下，在陀螺不同方位角均可由和fx、fy解算得到ωx和ωy；
12、s7，得到地球自转角速度水平标量
13、进一步，所述的步骤s4中双轴原子陀螺的转动相位由如下步骤得到：
14、原子团向上抛射至y向下拉曼光和x向下拉曼光时，x向和正交y向的第一束拉曼光进行π/2作用；
15、经过t时间后，飞至y向上拉曼光和x向上拉曼光处与第二束拉曼光进行π作用；
16、2t时间后飞至顶点，3t时间后下落至y向上拉曼光和x向上拉曼光处，与第三束拉曼光进行π作用；
17、经过4t时间后下落至y向下拉曼光和x向下拉曼光处，进行第四束π/2作用，形成两轴正交的干涉闭合回路；
18、最后下落至正交向探测光处与探测光作用，然后由pd收集信号，由此得到正交向两个原子团的内态布局，可得到转动相位
19、本专利技术的有益效果是：本专利技术的原子陀螺采用四拉曼脉冲构型，通过在同一真空腔体上设置水平向正交的两对拉曼光，可同时获取两轴正交的转动角速度，在不受原子陀螺方位角的限制下即可准确解算地球自转水平向角速度的绝对值，可用于长期监测地球自转角速度变化。
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1.一种双轴原子陀螺，其特征在于：包括用于屏蔽外界磁场干扰的磁屏蔽(1)以及设于磁屏蔽(1)内用于提供真空环境的真空腔体(2)，所述的真空腔体(2)由干涉腔(2b)和连接在干涉腔(2b)下方的冷却囚禁腔(2a)组成，干涉腔(2b)顶部设置有倾斜仪(14)，真空腔体(2)侧壁垂直设置有x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜，所述的x向拉曼反射镜包括平行布置的x向下拉曼反射镜(12a)和x向上拉曼反射镜(12b)，所述的y向拉曼反射镜包括平行布置的y向下拉曼反射镜(10a)和y向上拉曼反射镜(10b)；所述的真空腔体(2)外对称设置有偏置磁场线圈一(13a)和偏置磁场线圈二(13b)，偏置磁场线圈一(13a)和偏置磁场线圈二(13b)连线与x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜轴线呈45°夹角。
2.根据权利要求1所述的一种双轴原子陀螺，其特征在于，所述的x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜的两面均镀有反射率大于99.9％的介质反射膜。
3.一种双轴原子陀螺标度因数标定装置，其特征在于，包括方位转台(02)、第一经纬仪(03)、第二经纬仪(04)和基准镜(05)，所述的方位转台(0
4.一种采用权利要求3所述双轴原子陀螺标度因数标定装置标定地球自转水平向角速度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种采用双轴原子陀螺标度因数标定装置标定地球自转水平向角速度的方法，其特征在于，所述的步骤S4中双轴原子陀螺(01)的转动相位由如下步骤得到：
...【技术特征摘要】
1.一种双轴原子陀螺，其特征在于：包括用于屏蔽外界磁场干扰的磁屏蔽(1)以及设于磁屏蔽(1)内用于提供真空环境的真空腔体(2)，所述的真空腔体(2)由干涉腔(2b)和连接在干涉腔(2b)下方的冷却囚禁腔(2a)组成，干涉腔(2b)顶部设置有倾斜仪(14)，真空腔体(2)侧壁垂直设置有x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜，所述的x向拉曼反射镜包括平行布置的x向下拉曼反射镜(12a)和x向上拉曼反射镜(12b)，所述的y向拉曼反射镜包括平行布置的y向下拉曼反射镜(10a)和y向上拉曼反射镜(10b)；所述的真空腔体(2)外对称设置有偏置磁场线圈一(13a)和偏置磁场线圈二(13b)，偏置磁场线圈一(13a)和偏置磁场线圈二(13b)连线与x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜轴线呈45°夹角。
2.根据权利要求1所述的一种双轴原子陀螺，其特征在于，所述的x向拉曼反射镜和y向拉曼反射镜的两面均...
【专利技术属性】
技术研发人员：周建飞，程俊，郭强，姚辉彬，吕通，乐旭广，魏文举，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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