[发明专利]一种调制式双轴原子自旋陀螺仪有效
| 申请号： | 201710716396.3 | 申请日： | 2017-08-21 |
| 公开（公告）号： | CN107515000B | 公开（公告）日： | 2019-09-10 |
| 发明（设计）人： | 房建成;姜丽伟;全伟;范文峰;刘峰;任丹阳 | 申请（专利权）人： | 北京航空航天大学 |
| 主分类号： | G01C19/64 | 分类号： | G01C19/64 |
| 代理公司： | 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 | 代理人： | 杨学明;顾炜 |
| 地址： | 100191*** | 国省代码： | 北京;11 |
| 权利要求书： | 暂无信息 | 说明书： | 暂无信息 |
| 摘要： | 本发明涉及一种调制式双轴原子自旋陀螺仪，由气室、无磁加热系统、磁屏蔽系统、三轴磁场控制线圈、抽运系统、电路系统、检测系统组成。气室内充有碱金属和惰性气体，无磁加热系统、磁屏蔽系统和三轴磁场控制线圈提供高温和弱磁环境，使碱金属原子处于无自旋交换弛豫态。抽运系统极化碱金属原子，进而实现惰性气体超极化。惰性气体核子极化矢量初始沿抽运方向，当垂直抽运方向有角速率输入时，惰性气体核子极化矢量发生进动，在抽运方向垂直面上产生投影磁场。电路系统调制碱金属电子极化矢量构成原位双轴磁强计，检测系统读出磁场测量信息，再经电路系统放大、解调，解算出双轴角速率信息。本发明实现双轴角速率测量，具有高精度、易集成等优点。 | ||
| 搜索关键词： | 双轴 惰性气体 电路系统 自旋 碱金属 碱金属原子 抽运系统 磁场控制 极化矢量 加热系统 检测系统 磁屏蔽 调制式 陀螺仪 核子 三轴 无磁 角速率测量 磁场测量 电子极化 方向垂直 速率信息 矢量 超极化 磁强计 极化 弛豫 解调 解算 进动 气室 弱磁 磁场 调制 读出 投影 垂直 放大 室内 交换 | ||
【主权项】：
1.一种调制式双轴原子自旋陀螺仪，其特征在于：包括气室(1)、无磁加热系统(2)、磁屏蔽系统(3)、三轴磁场控制线圈(4)、抽运系统(5)、电路系统(6)和检测系统(7)；气室(1)中充有碱金属和惰性气体；无磁加热系统(2)将气室(1)加热到原子工作温度，磁屏蔽系统(3)和三轴磁场控制线圈(4)将外界磁场屏蔽和补偿到弱磁状态，保证碱金属原子处于无自旋交换弛豫态；抽运系统(5)由抽运激光器模块(51)、抽运激光功率稳定模块(52)、抽运激光起偏器(53)、四分之一波片(54)组成，使入射气室(1)的激光为圆偏振光，圆偏振抽运激光沿z轴极化碱金属原子，碱金属原子和惰性气体核子发生超精细相互作用，进而实现惰性气体核子超极化；超极化的惰性气体核子极化矢量初始沿z轴方向，当x‑y平面有角速率输入时，惰性气体核子极化矢量发生进动，达到新的稳态，偏离z轴方向，在x‑y平面产生投影，通过超精细相互作用使碱金属原子感受到正比于投影极化矢量的等效磁场，该磁场与输入角速率大小成正比；电路系统(6)由x轴线圈驱动、y轴线圈驱动、z轴线圈驱动、锁相放大模块、角速率解算模块组成，x轴线圈驱动和y轴线圈驱动分别对x轴和y轴线圈进行供电，补偿x轴和y轴方向的环境磁场，z轴线圈驱动一方面产生直流信号驱动z轴线圈补偿z轴方向的环境磁场和惰性气体核子磁场，另一方面产生正弦调制磁场载波信号，调制碱金属电子极化矢量构成双轴原位磁强计，测量核子产生的x‑y平面投影磁场；检测系统(7)由检测激光器模块(71)、检测激光功率稳定模块(72)、检测激光起偏器(73)、偏振分束器(74)、平衡探测器(75)组成，沿y轴方向通过气室(1)，构成差分偏振检测方式，检测气室(1)内原子产生的法拉第旋转信号；其中平衡探测器(75)输出一倍频信号包含y轴方向角速率信息，二倍频信号包含x轴方向角速率信息；电路系统(6)中锁相放大模块对平衡探测器(75)输出信号进行放大、解调，最终由角速率解算模块解算出双轴角速率信息。
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- 郑睿;赵伟;刘建业;谢征;聂威 - 南京航空航天大学
- 2014-03-25 - 2017-04-12 - G01C19/64
- 本发明公开了基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，属于高精度陀螺仪的技术领域，所述超流体装置包括压力相移辅助的超流体干涉仪、温度控制系统、热驱动系统、薄膜位移检测系统、幅值锁定系统。本发明根据压力相移的产生原理，设计了压力相移辅助的超流体干涉仪，有效减小了超流体陀螺的动态测量误差，提高了超流体陀螺的测量精度。
- 一种减小光纤陀螺偏振误差的光纤环骨架及其绕制光纤环圈的方法-201610786078.X
- 万琼;何元兵;冯琦 - 武汉长盈通光电技术有限公司
- 2016-08-31 - 2017-02-22 - G01C19/64
- 一种减小光纤陀螺偏振误差的光纤环骨架，包括绝缘的骨架本体，骨架本体的侧壁内侧沿径向设有一对凹凸相反的定位槽，定位槽为角度(10±2)°的扇形区域，定位槽的深度与光纤直径相同；骨架本体的侧壁设有出纤槽，出纤槽的宽度与光纤直径相同。光纤环骨架绕制光纤环圈的方法，包括如下步骤：1)准备足够长度的光纤并留足尾纤，在光纤上依照光纤长度作出两个端点及其中点的标记；2)准备约绕制2层所需光纤，按正交绕法绕制打底层；3)将光纤紧贴骨架本体右壁内侧，按正交绕法绕制光纤，直至各自终点；4)将尾纤固定在骨架本体上；5)后期固化处理。本发明的有益效果：有效减小了偏振交叉耦合，降低偏振误差，对称性更好。
- 一种单变压器实现激光陀螺高压电源起辉维持功能的电路-201310547596.2
- 张宏伟;杨雨;李锦成;尹焱;王冬梅;陈庆领 - 北京航天时代激光导航技术有限责任公司
- 2013-11-06 - 2017-02-15 - G01C19/64
- 一种单变压器实现激光陀螺高压电源起辉维持功能的电路，包括微处理器芯片、起辉控制电路、准谐振控制芯片、变压器整流滤波电路、恒流电路和反馈电路，实现激光陀螺的起辉和维持功能，使得激光陀螺产生激光，维持激光，保持工作在一定的电流范围，克服了原激光陀螺高压电源电路由两个变压器实现带来的功耗大、元器件种类和数量多等不足，同时有效减小了电路板的尺寸，有效抑制EMI干扰。
- 基于二代小波变换与LMS的光纤陀螺信号去噪算法-201410151377.7
- 徐晓苏;吴亮;刘义亭;闫捷;邹海军 - 东南大学
- 2014-04-15 - 2017-02-01 - G01C19/64
- 本发明公开了一种基于二代小波变换与LMS的光纤陀螺信号去噪算法，首先使用FPGA采集光纤陀螺输出的数据，并且选定长度为M的数据窗A，然后使用LMS自适应滤波算法对数据窗A内的光纤陀螺信号进行处理，依据最小均方差准则，获得输出信号yn，将yn存储至长度为M的数据窗B，并对抽头权矢量W(n)进行调整；再对数据窗B中的光纤陀螺信号序列yn进行二代小波变换去噪；最后在二代小波逆变换重构信号完成后，使用浮动窗数据处理法处理经二代小波变换去噪后的数据窗B中的光纤陀螺信号。本发明基于二代小波变换与LMS自适应滤波法对光纤陀螺信号联合去噪，其去噪效果优于使用一种去噪算法。
- 一种用于机抖激光陀螺的主动式抖动消振控制方法-201510946171.8
- 李耿;龙兴武;于旭东;谢元平;张鹏飞;魏国;卢广锋;胡绍民;樊振方;罗晖;王仕文;任合明;魏文俭 - 中国人民解放军国防科学技术大学
- 2015-12-16 - 2016-11-30 - G01C19/64
- 本发明涉及一种用于机抖激光陀螺的主动式抖动消振控制方法，在安装有机抖激光陀螺的安装壳体底部空间内，从中心基座到安装壳体的外壳壁之间设置N个相等间隔的消振质量辐条，N个消振质量辐条关于中心基座的中心呈旋转对称；每个消振质量辐条的两侧均设置有压电陶瓷片，其中一片用于检测机抖激光陀螺机械抖动装置产生的抖动信号，然后输入到处理器；处理器输出主动消振驱动电压信号并加载到其余的2N‑1片压电陶瓷片上。本发明方法简化了实际参数调整的复杂过程，缩短了主动式抖动消振的建立时间，提高了控制精度。
- 一种单耦合器全消偏光纤陀螺仪-201410005667.0
- 王子南;李玉林;罗荣亚;杨易;路萍;刘乘龙;赵大宇;彭超;张振荣;李正斌 - 北京大学
- 2014-01-06 - 2016-11-30 - G01C19/64
- 本发明提供一种单耦合器全消偏光纤陀螺仪，其包括宽谱光源、环前消偏器、耦合器、两个环内消偏器、单模光纤环以及光电探测器，其中，宽谱光源的输出端通过单模光纤与环前消偏器相连，环前消偏器的另一端与耦合器的第一端口耦合，耦合器的第三端口和第四端口通过单模光纤与两个环内消偏器耦合，两个环内消偏器的另一端分别与保偏光纤环的两个端口耦合，耦合器的第二端口通过单模光纤与光电探测器的输入端耦合。该陀螺仪结构省掉了陀螺仪最小互易结构中的起偏器和其中一个耦合器，通过两个偏振态之间的去相干和干涉光强补偿消除非互易误差，从而大大降低了成本，同时具有较低的噪声和较好的零偏稳定性。
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