[发明专利]一种基于SERF原子自旋效应的惯性和磁场一体化测量方法

摘要

一种基于SERF原子自旋效应的惯性和磁场一体化测量方法，首先建立惯性/磁场一体化测量的整体模型；第二，制作测量敏感单元，进行高频交流无磁电加热；开启驱动激光(z轴)对敏感单元进行光抽运；在其垂直方向射入检测激光(x轴)；第三，通过三维磁补偿线圈进行主动磁补偿，抵消外界磁场；第四，将主磁场与驱动激光进行方位对准，超极化核子自旋，实现核自旋-电子自旋的强耦合；第五，采用闭环法拉第调制检测方法，提取出检测激光中原子自旋进动的信息，获得惯性角速度信息；最后，获取磁场补偿信号的电流值，计算得到当前磁场信息。本发明具有测量精度高、自主性强的特点。

主权项

一种基于SERF原子自旋效应的惯性和磁场一体化测量方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立惯性和磁场一体化测量的整体模型，所述整体模型包括基于SERF原子自旋效应的惯性角速度测量模型和基于主动磁补偿技术的电流反馈磁场测量模型；(2)制作测量敏感单元并进行高频交流无磁电加热，在z轴方向放置驱动激光，并调整频率为碱金属原子的D1线，对敏感单元进行光抽运，在x轴射入检测激光，并调整频率为碱金属原子的D2线；(3)将步骤(2)制作的敏感单元置于三轴亥姆霍兹线圈中心，采用基于光抽运的三维磁场原位主动磁补偿方法进行主动磁补偿，抵消敏感单元的磁场；(4)以z轴为主磁场方向，将步骤(3)中的主磁场与步骤(2)驱动激光进行方位对准；(5)经步骤(4)主磁场与驱动激光方位对准后，x轴和y轴磁场趋近零，操纵驱动激光，主动增加一个主磁场Bz，进行核自旋超极化，实现核自旋‑电子自旋强耦合；(6)输入角速度，根据步骤(1)建立的基于SERF原子自旋效应的惯性角速度测量模型，采用闭环法拉第调制检测方法，提取出检测激光中原子自旋 进动的信息，进而获得惯性角速度；根据步骤(1)建立的基于主动磁补偿技术的电流反馈磁场测量模型，得到当前载体坐标系下的磁场测量值。