[发明专利]一种基于核磁共振的飞行器转动角度测量方法

权利要求书

1.一种基于核磁共振的飞行器转动角度测量方法，其特征在于，所述的测量方法采用同一元素、旋磁比不同的两种同位素原子核作为飞行器转动角度测量陀螺仪测量载体；基于自旋极化交换机理，在飞行器转动角度测量陀螺仪核磁共振谐振腔内的圆柱形玻璃封闭腔内加入一种碱金属元素，碱金属原子将自身的电子自旋极化传递给作为所述陀螺仪转速测量载体的两种同位素原子，导致两种同位素原子的净核自旋极化，提高同位素测量载体的磁性极化强度，提高检测信号的信噪比。

2.根据权利要求1所述的基于核磁共振的飞行器转动角度测量方法，其特征在于，所述的测量方法具体步骤如下：

首先将所述飞行器转动角度测量陀螺仪核磁共振谐振腔的圆柱形玻璃封闭腔抽真空至10Pa，然后充入同一元素的两种同位素作为工作物质，即作为陀螺仪转速测量载体；再充入一种气态碱金属元素Rb和占核磁共振腔内气体总量1%的缓冲气体N₂，然后将玻璃封闭腔封闭；沿所述玻璃封闭腔的轴向施加一个强度可控的主静磁场，使玻璃封闭腔内惰性气体或Hg元素的两种同位素物质预极化；接着，沿玻璃封闭腔轴向再施加一束由所述的激励用泵浦激光光源产生的圆偏振激光，所述的圆偏振泵浦激光频率对应于碱金属的共振频率，以使碱金属电子自旋发生显著极化，并通过微观粒子之间的相撞作用使玻璃封闭腔内两种同位素的工作物质也发生显著极化，促使两种同位素的工作物质的原子核分别绕外加磁场，即玻璃封闭腔的轴向做高速的左旋和右旋运动；为了侦测出作为陀螺仪转速测量载体的两种同位素的工作物质的核自旋的转速，在垂直于玻璃封闭腔腔体的轴向方向上再施加另一束由检测用泵浦激光光源产生的与激励用圆偏振泵浦激光同频率的圆偏振检测激光，所述的圆偏振检测激光与两种同位素的工作物质自旋的水平分量发生相互作用后，在玻璃封闭腔腔体另一侧的光电二极管输出检测用泵浦激光光源产生的检测激光的光强调制信号，所述的光强调制信号中包含两种同位素的工作物质的进动频率信号，该光强调制信号与外部参考频率源的信号的相位之差即为飞行器的转动角度；

进一步对测得的两种同位素进动频率相减，得到两种同位素的工作物质的总进动频率与实际静磁场强度的关系，即所得到的两种同位素的工作物质的总进动频率与实际静磁场强度成正比；然后将总进动信号锁相于一个外部参考频率源信号，测量所得任意一种工作物质同位素的进动信号相位与所述外部参考频率源信号相位之差与玻璃封闭腔体的实时转动相位成正比。

3.按照权利要求2所述的基于核磁共振的飞行器转动角度测量方法，其特征在于，所述的工作物质为汞元素的两种同位素¹⁹⁹Hg和²⁰¹Hg。

4.按照权利要求2所述的基于核磁共振的飞行器转动角度测量方法，其特征在于，所述的工作物质为惰性气体氙元素的两种同位素¹²⁹Xe和¹³¹Xe。