核磁共振陀螺原子核自旋进动和碱金属磁强计仿真

发布时间：2021-07-12 23:42

　　核磁共振陀螺是以原子核自旋磁矩的拉莫尔进动为角度参考基准,通过测量陀螺随载体相对惯性空间转动引起拉莫尔进动频率或相位观测值的改变来获取载体转动角速率或角位移。核磁共振陀螺信号处理及系统闭环控制方案通常有两种,一种是基于频率锁定的磁共振闭环控制方法,另一种是基于相位控制的闭环控制方法。与频率锁定控制方案相比,相位控制方案具有更好的动态特性和实时性,可以不用积分计算直接输出陀螺转动角位移信息,但对闭环控制系统的相位误差、闭环延迟等提出了更高的要求。本文主要对基于相位控制的核磁共振陀螺控制机理、相位误差影响进行理论和仿真分析,提出一种基于相位控制的核磁共振陀螺闭环控制方案,并通过了仿真验证。本文以工作介质为87Rb-129Xe的核磁共振陀螺为例,首先从陀螺的惰性气体原子核自旋进动的动力学方程出发,分析了横向激励磁场幅值和相位对惰性气体原子宏观磁矩拉莫尔进动的影响,分析讨论了实现核自旋自激振荡的条件,建立了原子核自旋宏观磁矩进动仿真模型,并进行了仿真验证。基于相位控制实现了自旋进动的稳态自激振荡,陀螺转动角位移信号的提取及解卷绕处理。理论分析与仿真结果表明,当横向激励磁场相位保持与宏观磁矩y向... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１诺格公司各阶段的核磁共振陀螺样机｜１２ｉ??

核磁共振陀螺原子核自旋进动和碱金属磁强计仿真??；２０１５年通过控制方案优化等措施，实现零偏稳定性小于２?°／ｈ的原理样机；上加强了系统集成，２０１６年最新研究成果表头体积为５０?ｃｍ３，角度随机游°／Ｖｈ，零偏稳定性小于１?°／ｈ。??研制的原理样机?实现地速敏感?提髙集成化和性能??

?２０１５?年?２０１６?年??图１４北京自动化设备研究所研制的核磁共振陀螺仪样机??航天控制仪器研究所的王巍等提出了“一种基于宽谱激光泵浦的核磁共振陀螺仪”??方案［３２］，在该方案中，拟采用宽带激光抽运光源极化碱金属原子以提高工作介质极化率，??通过双探测光路差分处理得到陀螺信号来抑制共模噪声，设计了用于核磁共振陀螺的无??磁加热装置［３Ｗ５］和磁补偿线圈［３６］，采用磁屏蔽结构加磁补偿线圈的方式来屏蔽干扰磁场??和补偿剩余磁场。航天控制仪器研究所［３７＿３９］在原子气室小型化方面实现了?１２９Ｘｅ弛豫时??间达２０ｓ的３?ｍｍ气室；在无磁加热方面，采用高度贴合的柔性加热片，增加与气室的??接触面积，通过电缆往复布线的双向电流设计使电加热时产生的干扰磁场相互抵消，由??ｐＴ量级衰减到ｎＴ量级；在抽运激光器频率稳定控制方面，分析了抽运光频率波动对核??磁共振陀螺性能的影响，提出通过波长调制技术抑制抽运光频率的波动，有效降低陀螺??零偏稳定性


本文编号：3280883