【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核磁共振陀螺仪，具体涉及一种核磁共振陀螺无磁温控系统。
技术介绍
1、陀螺仪是惯性导航系统中的核心单元，其决定着系统的精度。核磁共振陀螺仪(nuclear magnetic resonance gyroscope，nmrg)为第三代原子陀螺仪，其利用原子的磁共振效应进行角速度的测量，具有高精度，小型化，低成本的优点，在国防及民用领域有着应用潜力。
2、碱金属气室是核磁共振陀螺仪的核心单元。碱金属原子作为敏感介质，它的参数与运动状态直接决定着陀螺仪的输出性能。原子的密度大小和稳定性作为关键的参数与运动状态，是影响精度的重要因素，其中原子的密度大小与温度成正比关系。碱金属原子常温状态呈固态，需要通过加热将其变为气态以提高原子的饱和密度，并有利于提升核自旋的驱动与检测能力；但是温度过高，会加剧气室内部碱金属原子的热运动，增大原子间的自旋交换弛豫，降低原子极化率。因此温度从两个角度限制了陀螺仪的精度，所以需要对碱金属气室的温度进行高精度的控制。同时，核磁共振陀螺仪输出的载体角速度与碱金属内部主磁场大小有直接的对应关系，主磁场大小的波动直接导致陀螺输出波动。温度和磁场的稳定性直接影响着陀螺仪的输出性能。
3、目前，核磁共振陀螺样机中采用的直流温控系统是以直流电作为携带测温信息与加热信息的载波，将其通入测温传感器与加热器中，实现温度的测量与控制。然而，现有的核磁共振陀螺直流温控系统在工作时会引入较大的低频磁噪声，而核磁共振陀螺内部原子的工作频段也为低频，低频磁噪声会对其产生影响。同时，现有的核磁共振陀螺
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种核磁共振陀螺无磁温控系统。本专利技术通过使用高频交流电作为测温单元和加热单元的载波，将温控引入的低频磁场调至高频，远离核磁共振陀螺的工作频段，进而降低低频磁噪声及低频磁场对核磁共振陀螺输出稳定性的影响。
2、本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，主要包括：
4、测温正弦波生成电路，产生设定频率的测温交流电压信号；
5、测温传感器，接收测温交流电压信号，并以测温交流电压信号作为内部信号的载体测量敏感温度大小，输出携带相应温度信息的交流电压信号；
6、信号放大电路，接收携带相应温度信息的交流电压信号，并将其进行放大处理后输出；
7、信号解调电路，接收放大后的交流电压信号，并将其转换为相应的直流电压信号后输出；
8、a\d采集转换电路，接收解调后的直流电压信号，并将其由模拟信号转换为数字信号；
9、arm处理器，接收由a\d采集转换电路输出的数字信号，并解算数字信号中携带的核磁共振陀螺内部的温度数据，输出相应的用于控制加热电压的数字信号；
10、加热正弦波生成电路，接收用于控制加热电压的数字信号，并生成指定频率的加热交流电压信号；
11、d\a转换电路，接收用于控制加热电压的数字信号，并将其由数字信号转换为模拟信号；
12、乘法器电路，接收加热交流电压信号和控制加热电压信号，并将其进行乘法运算，将加热交流电压信号从低频调制到高频；
13、功率放大器，接收由乘法器电路输出的高频加热交流电压信号，并将其进行功率放大处理后输出；
14、加热器，接收功率放大后的高频加热交流电压信号，将电能转化为热能，进行加热，实现温度控制；
15、所述测温传感器和加热器对称放置于碱金属气室两侧。
16、进一步的，所述测温正弦波生成电路由第一dds芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、时钟和晶体振荡器组成；所述第一dds芯片的1脚接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接模拟地；所述第一dds芯片的2脚接第二电容的一端，第二电容的另一端接模拟地；所述第一dds芯片的3脚接第三电容的一端，第三电容的另一端接+5v电平；所述第一dds芯片的4脚接+5v电平；所述第一dds芯片的5脚接+3.3v电平；所述第一dds芯片的6脚与第八电容的一端电连接，第八电容的另一端接数字地；所述第一dds芯片的7、9、10、11、12脚接数字地；所述第一dds芯片的7脚接第七电容一端，第七电容的另一端接+3.3v电平；所述第一dds芯片的8脚接时钟；所述第一dds芯片的13、14、15脚接arm处理器；所述第一dds芯片的18脚接第六电容的一端，第六电容的另一端接+5v电平；所述第一dds芯片的19脚与第二电阻和第四电容的一端电连接，第二电阻和第四电容的另一端接地；所述第一dds芯片的20脚与第三电阻和第五电容的一端电连接，第三电阻和第五电容的另一端接地；所述第一dds芯片的19、20脚输出相位相反，频率相同的正弦波；所述第一电容两端分别接晶体振荡器的2脚和4脚，晶体振荡器的3脚接时钟mclk。
17、进一步的，所述信号放大电路由第一放大芯片、第二放大芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容组成；所述第一放大芯片的2脚与第五电阻的一端电连接，第五电阻的另一端接地；所述第一放大芯片的3脚与测温传感器的交流输出电压电连接；所述第一放大芯片的4脚接-15v电平，-15v电平接入第一放大芯片前通过第十五电容、第十六电容与模拟地连接；所述第一放大芯片的6脚与第六电阻的一端电连接，第六电阻的另一端与第一放大芯片的2脚电连接；所述第一放大芯片的7脚接+15v电平，+15v电平接入第一放大芯片前通过第十三电容、第十四电容与模拟地连接；
18、所述第二放大芯片的1脚接模拟地；所述第二放大芯片的2脚与第四电阻的一端电连接，第四电阻的另一端与第二放大芯片的3脚电连接；所述第二放大芯片的4脚与测温传感器的交流输出电压电连接；所述第二放大芯片的5脚接-15v电平，-15v电平接入芯片前通过第十一电容、第十二电容与模拟地连接；所述第二放大芯片的6脚接模拟地；所述第二放大芯片的7脚接信号解调电路；所述第二放大芯片的8脚接+15v电平，+15v电平接入芯片前通过第九电容、第十电容与模拟地连接。
19、进一步的，所述信号解调电路由均方根直流转换芯片、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容和第二十三电容组成；所述均方根直流转换芯片的1脚与第二十三电容的一端电连接，第二十三电容的另一端接模拟地；所述均方根直流转换芯片的3、4脚接模拟地；所述均方根直流转换芯片的5脚与第七电阻的一端电连接，第七电阻的另一端接均方根直流转换芯片的13脚；所述均方根直流转换芯片的6脚接均方根直流转换芯片的11脚；所述均方根直流转换芯片的10脚与第二十一电容的一端电连接，第二十一电容本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述测温正弦波生成电路由第一DDS芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、时钟和晶体振荡器组成；所述第一DDS芯片的1脚接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接模拟地；所述第一DDS芯片的2脚接第二电容的一端，第二电容的另一端接模拟地；所述第一DDS芯片的3脚接第三电容的一端，第三电容的另一端接+5V电平；所述第一DDS芯片的4脚接+5V电平；所述第一DDS芯片的5脚接+3.3V电平；所述第一DDS芯片的6脚与第八电容的一端电连接，第八电容的另一端接数字地；所述第一DDS芯片的7、9、10、11、12脚接数字地；所述第一DDS芯片的7脚接第七电容一端，第七电容的另一端接+3.3V电平；所述第一DDS芯片的8脚接时钟；所述第一DDS芯片的13、14、15脚接ARM处理器；所述第一DDS芯片的18脚接第六电容的一端，第六电容的另一端接+5V电平；所述第一DDS芯片的19脚与第二电阻和
3.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述信号放大电路由第一放大芯片、第二放大芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容组成；所述第一放大芯片的2脚与第五电阻的一端电连接，第五电阻的另一端接地；所述第一放大芯片的3脚与测温传感器的交流输出电压电连接；所述第一放大芯片的4脚接-15V电平，-15V电平接入第一放大芯片前通过第十五电容、第十六电容与模拟地连接；所述第一放大芯片的6脚与第六电阻的一端电连接，第六电阻的另一端与第一放大芯片的2脚电连接；所述第一放大芯片的7脚接+15V电平，+15V电平接入第一放大芯片前通过第十三电容、第十四电容与模拟地连接；
4.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述信号解调电路由均方根直流转换芯片、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容和第二十三电容组成；所述均方根直流转换芯片的1脚与第二十三电容的一端电连接，第二十三电容的另一端接模拟地；所述均方根直流转换芯片的3、4脚接模拟地；所述均方根直流转换芯片的5脚与第七电阻的一端电连接，第七电阻的另一端接均方根直流转换芯片的13脚；所述均方根直流转换芯片的6脚接均方根直流转换芯片的11脚；所述均方根直流转换芯片的10脚与第二十一电容的一端电连接，第二十一电容的另一端接均方根直流转换芯片的11脚；所述均方根直流转换芯片的11脚与第八电阻的一端电连接，第八电阻的另一端与第九电阻的一端电连接，第九电阻的另一端接均方根直流转换芯片的1脚；所述均方根直流转换芯片的12脚接-15V电平，-15V电平接入均方根直流转换芯片前通过第十九电容、第二十电容与模拟地连接；所述均方根直流转换芯片的13脚接+15V电平，+15V电平接入均方根直流转换芯片前通过第十七电容、第十八电容与模拟地连接；所述均方根直流转换芯片的15脚接信号放大电路；所述均方根直流转换芯片的16脚与第二十二电容的一端电连接，第二十二电容的另一端与第九电阻的一端电连接。
5.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述A\D采集转换电路由24位4通道差分采集芯片、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第二十四电容、第二十五电容、第二十六电容和第二十七电容；所述24位4通道差分采集芯片的2脚接数字地；所述24位4通道差分采集芯片的10、21脚接模拟地；所述24位4通道差分采集芯片的9脚与第二十七电容的一端电连接，第二十七电容的另一端接模拟地；所述24位4通道差分采集芯片的5脚与第十电阻的一端电连接，第十电阻的另一端与第十一电阻的一端电连接；所述24位4通道差分采集芯片的6脚与第十二电阻的一端电连接，第十二电阻的另一端与第十一电阻的另一端电连接；所述24位4通道差分采集芯片的5脚和24位4通道差分采集芯片的6脚通过第二十五电容相连；所述第十电阻与第二十五电容之间连接有第二十四电容；所述第十二电阻与第二十五电容之间连接有第二十六电容；所述24位4通道差分采集芯片的11、13、15、17脚接信号解...
【技术特征摘要】
1.一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述测温正弦波生成电路由第一dds芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、时钟和晶体振荡器组成；所述第一dds芯片的1脚接第一电阻的一端，第一电阻的另一端接模拟地；所述第一dds芯片的2脚接第二电容的一端，第二电容的另一端接模拟地；所述第一dds芯片的3脚接第三电容的一端，第三电容的另一端接+5v电平；所述第一dds芯片的4脚接+5v电平；所述第一dds芯片的5脚接+3.3v电平；所述第一dds芯片的6脚与第八电容的一端电连接，第八电容的另一端接数字地；所述第一dds芯片的7、9、10、11、12脚接数字地；所述第一dds芯片的7脚接第七电容一端，第七电容的另一端接+3.3v电平；所述第一dds芯片的8脚接时钟；所述第一dds芯片的13、14、15脚接arm处理器；所述第一dds芯片的18脚接第六电容的一端，第六电容的另一端接+5v电平；所述第一dds芯片的19脚与第二电阻和第四电容的一端电连接，第二电阻和第四电容的另一端接地；所述第一dds芯片的20脚与第三电阻和第五电容的一端电连接，第三电阻和第五电容的另一端接地；所述第一dds芯片的19、20脚输出相位相反，频率相同的正弦波；所述第一电容两端分别接晶体振荡器的2脚和4脚，晶体振荡器的3脚接时钟mclk。
3.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述信号放大电路由第一放大芯片、第二放大芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容和第十六电容组成；所述第一放大芯片的2脚与第五电阻的一端电连接，第五电阻的另一端接地；所述第一放大芯片的3脚与测温传感器的交流输出电压电连接；所述第一放大芯片的4脚接-15v电平，-15v电平接入第一放大芯片前通过第十五电容、第十六电容与模拟地连接；所述第一放大芯片的6脚与第六电阻的一端电连接，第六电阻的另一端与第一放大芯片的2脚电连接；所述第一放大芯片的7脚接+15v电平，+15v电平接入第一放大芯片前通过第十三电容、第十四电容与模拟地连接；
4.根据权利要求1所述的一种核磁共振陀螺无磁温控系统，其特征在于，所述信号解调电路由均方根直流转换芯片、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十七电容、第十八电容、第十九电容、第二十电容、第二十一电容、第二十二电容和第二十三电容组成；所述均方根直流转换芯片的1脚与第二十三电容的一端电连接，第二十三电容的另一端接模拟地；所述均方根直流转换芯片的3、4脚接模拟地；所述均方根直流转换芯片的5脚与第七电阻的一端电连接，第七电阻的另一端接均方根直流转换芯片的13脚；所述均方根直流转换芯片的6脚接均方根直流转换芯片的11脚；所述均方根直流转换芯片的10脚与第二十一电容的一端电连接，第二十一电容的另一端接均方根直流转换芯片的11脚；所述均方根直流转换芯片的11脚与第八电阻的一端电连接，第八电阻的另一端与第九电阻的一端电连接，第九电阻的另一端接均方根直流转换芯...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建利，曲春宇，张言，张俊杰，张帅，赖忠熠，谢霄玥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。