一种基于双采双控的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统技术方案

一种基于双采双控的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统，用于原子自旋陀螺碱金属气室的高精度温度控制；系统主要由四部分组成，微控制器模块用于通信和控制量计算；低噪声电源模块运用EMC滤波避免外界电磁干扰的引入，同时隔离数字电和模拟电，降低高频噪声对模拟信号的干扰；铂电阻交流测温及其采样电路利用交流电驱动铂电阻降低由测温产生的低频磁场噪声；高频信号调制电路利用DDS芯片同时调制两路控制信号至高频段来驱动加热膜，消除了频率串扰的影响；本发明专利技术降低了电路噪声及测温引入的低频磁场，避免了两路加热信号引入的频率串扰，增大加热均匀区范围，将气室温度控制在±2.5mk，实现原子自旋陀螺碱金属气室的高精度温控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于双采双控的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统；集总低噪声电源模块，交流测温模块、两路测温与控温模块，通过分别测量碱金属气室两侧温度来分别控制用于气室加热的两片无磁加热膜，从而降低由于测温引入的磁场噪声以及两路加热信号间的频率串扰、同时提高控温精度和加热均匀度，适用于工作在无自旋交换弛豫(spin-exchange relaxation-free，serf)状态下的原子自旋陀螺仪碱金属气室的热控需求。

技术介绍

1、陀螺仪作为惯性导航系统的核心部件，随着量子力学，原子物理，精密仪器及矢量光学等前沿学科领域的发展，产生了用于高精度惯性测量的原子陀螺仪。而基于无自旋交换弛豫的超高灵敏原子陀螺仪，目前已经成为最新一代原子陀螺仪的发展方向；

2、serf原子自旋陀螺仪的核心敏感部件为碱金属气室，碱金属气室内的原子自旋交换速率远高于其拉莫尔进动频率是实现原子serf态的关键条件，通常，通过增加碱金属原子的密度可以提高其原子自旋交换率，同时通过减小环境磁场可以降低原子的拉莫尔进动频率，为增加碱金属原子密度，我们通常采用高温加热碱金属气本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于双采双控的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统，包括微控制器模块、低噪声电源模块、铂电阻交流测温及其采样电路、高频信号调制电路等多个功能模块，其中：微控制器模块包括控制器芯片STM32G431C8T6、电源电路、串口调试电路、下载接口电路、复位电路和LED指示灯等；低噪声电源模块采用EMC滤波电路、数模电源隔离、RC、LC滤波电路、LDO线性稳压电路和BUCK降压电路，分别将12V供电电压转换为±12V模拟电源、5V模拟电源、3.3V数字电源等用于电路中各个芯片的供电，确保控制系统低噪声、稳定的电源输出；铂电阻交流测温及其采样电路包括Howland电流源电路、电流源激励调理电...

【技术特征摘要】

1.一种基于双采双控的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统，包括微控制器模块、低噪声电源模块、铂电阻交流测温及其采样电路、高频信号调制电路等多个功能模块，其中：微控制器模块包括控制器芯片stm32g431c8t6、电源电路、串口调试电路、下载接口电路、复位电路和led指示灯等；低噪声电源模块采用emc滤波电路、数模电源隔离、rc、lc滤波电路、ldo线性稳压电路和buck降压电路，分别将12v供电电压转换为±12v模拟电源、5v模拟电源、3.3v数字电源等用于电路中各个芯片的供电，确保控制系统低噪声、稳定的电源输出；铂电阻交流测温及其采样电路包括howland电流源电路、电流源激励调理电路、噪声衰减电路和信号采集电路等，一方面通过交流测温方式降低磁场干扰，另一方面降低采样噪声提高测温精度；高频信号调制电路包括外置dac、dds芯片、椭圆低通滤波器、乘法混频电路和电压跟随电路等，通过一片dds芯片同时产生两路高频正弦波，分别对气室两侧加热膜的驱动电压进行调制，将控制信号调制到碱金属原子不敏感的高频段，在控制加热膜对气室加热的同时尽可能避免加热产生的磁噪声对原子工作状态的影响。

2.根据权利要求1所述的碱金属气室高精度低噪声无磁电加热系统，其特征在于具有低噪声特性，包括噪声衰减电路来降低集采样噪声，以及低噪声电源模块来减小外界引入的电源噪声。其中噪声衰减电路由两片仪表放大器ad8429并联组成，ad8429芯片上有两个特殊的滤波引脚，将两个ad84...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷旭升，丛雨欣，郑朝，徐易安，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：