數(shù)字化銣光泵磁力儀的設(shè)計(jì).pdf

1、堿金屬光泵磁力儀是以元素周期表中的第一主族堿金屬元素在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生塞曼分裂為工作原理，并利用原子的光泵浦作用和光磁共振技術(shù)研制而成的一種高靈敏度的弱磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x器。繼續(xù)提高光泵磁力儀的靈敏度、穩(wěn)定性和測(cè)量效率是未來(lái)光泵磁力儀研究和發(fā)展的趨勢(shì)。光泵磁力儀的系統(tǒng)組成分為兩部分，一是傳感器探頭部分，二是信號(hào)處理控制部分。一方面通過(guò)是優(yōu)化探頭設(shè)計(jì)、另一方面通過(guò)改善信號(hào)處理控制電路這兩個(gè)環(huán)節(jié)可以提高光泵磁力儀靈敏度、穩(wěn)定性和測(cè)量效率。
　　

2、 首先分析了銣原子的精細(xì)能級(jí)結(jié)構(gòu)及在外磁場(chǎng)中產(chǎn)生塞曼能級(jí)分裂的條件。在此基礎(chǔ)上研究了銣光泵磁力儀的光抽運(yùn)效應(yīng)及光磁共振現(xiàn)象，得出了銣光泵磁力儀吸收室中87Rb原子的原子密度與投射光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系滿足負(fù)指數(shù)變化趨勢(shì)的結(jié)論。隨后深入研究了調(diào)制信號(hào)對(duì)譜線的影響，推導(dǎo)了調(diào)制參數(shù)對(duì)吸收譜線影響的關(guān)系，得出影響譜線的調(diào)制信號(hào)因子，提出了選擇最佳調(diào)制參數(shù)的方法。
　　 優(yōu)化設(shè)計(jì)了自動(dòng)跟蹤式銣光泵磁力儀的信號(hào)處理電路，在調(diào)頻法中把原來(lái)的射頻振蕩器

3、改成擺頻振蕩器，以1KHz的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。全新設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制電路，主控芯片采用TI公司的5509A DSP，利用并行12bit的AD7862采集銣光泵磁力儀輸出信號(hào)和參考調(diào)制信號(hào)(雙通道信號(hào))，利用兩片可編程的高精度AD9833分別產(chǎn)生加載的射頻線圈信號(hào)和調(diào)制的載波信號(hào)。為了快速跟蹤和鎖定光磁共振頻率，采用專門設(shè)計(jì)的閉環(huán)鎖相控制檢測(cè)算法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的電路調(diào)試部分及DSP的編程部分，編寫的算法下載到DSP系統(tǒng)中，進(jìn)行了系統(tǒng)的整體調(diào)試，驗(yàn)