一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111044946A(43)申请公布日2020.04.21(21)申请号201911313232.1(22)申请日2019.12.19(71)申请人北京航天控制仪器研究所地址100854北京市海淀区北京142信箱403分箱(72)发明人邓意成王学锋张笑楠卢向东桑建芝李明阳徐强锋李建军(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人马全亮(51)Int.Cl.G01R33/032(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统(57)摘要一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，该系统采用分时调制方法调制微波信号频率，将微波信号频率同时锁定在4组EIT信号上，4组EIT信号包含±3级(或±1级)和±2级EIT峰，通过测量±2级EIT峰或±3级EIT峰的频差实现磁场的高精度测量。由于系统同时锁定4组EIT信号，当磁场方向发生变化时，若±3级和±1级(或±2级)EIT峰消失时可通过测量±2级(或±3级和±1级)EIT峰的频差实现磁场测量，因此可实现一种无方向盲区CPT磁力仪，并且在磁场方向改变时不需要切换测量模式，可保证磁场连续测量，具有极高的工程应用价值。CN111044946ACN111044946A权利要求书1/2页1.一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于包括：正弦调频模块：通过微波源产生一个单一频率的微波信号，对该微波信号进行单边带正弦调频，调制频率为fm，调频范围为Am；中心频率调整模块：改变单边带正弦调频之后的微波信号的中心频率，将中心频率调整为-3级或-1级EIT信号的中心频率；微分信号获取模块：根据调整得到的-3级或-1级EIT信号的中心频率，采用相敏检波方法，获取-3级或-1级EIT信号的微分信号，记为P′(-3)或P′(-1)；循环改变模块：依次改变微波信号的中心频率：将中心频率调整为f0-γB、f0+γB和的组合，或者调整为f0-γB、f0+γB和的组合，分别采用相敏检波方法获取EIT信号的微分信号P′(-2)、P′(+2)和P′(+3)的组合，或者得到微分信号P′(-2)、P′(+2)和P′(+1)的组合；待测磁场值确定模块：将循环改变模块中获取的EIT信号的微分信号相加组合成总的误差信号P′(B)注入数字PID控制器中；数字PID控制器通过调节B使误差信号P′(B)为零，构成PID闭环控制系统，此时PID信号调节的B值即为待测磁场值。2.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：将产生的单一频率的微波信号注入激光器，对激光器光强进行调制产生的调制后激光中包含两个边带光，将调制后的激光注入内部充有碱金属的玻璃气室中，通过测量透射光功率的变化实现解调出EIT信号。3.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：所述调制频率fm为11Hz～3kHz，调频范围为Am根据EIT信号线宽优化选择，为60Hz～2kHz。4.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：将中心频率调整为-3级或-1级EIT信号的中心频率，即或其中B为外界待测磁场值，γ为碱金属原子介质的旋磁比，f0为零级EIT信号峰的中心频率，其为固定值，对于铷87来说，f0＝3417.344MHz。5.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：当微分信号获取模块中获取的是P′(-3)时，循环改变模块中将中心频率调整为f0-γB、f0+γB和的组合，采用相敏检波方法获取EIT信号的微分信号P′(-2)、P′(+2)和P′(+3)的组合。6.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：当微分信号获取模块中获取的是P′(-1)时，循环改变模块中将中心频率调整为f0-γB、f0+γB和的组合，采用相敏检波方法获取EIT信号的微分信号P′(-2)、P′(+2)和P′(+1)的组合。7.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：循环改变模块中获取的EIT信号的微分信号相加，可以采用EIT信号的微分信号P′(-2)、P′(+2)2CN111044946A权利要求书2/2页和P′(+3)的组合进行相加，也可以采用微分信号P′(-2)、P′(+2)和P′(+1)的组合进行相加。8.根据权利要求1所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪系统，其特征在于：所述的和分别为+3级和+1级EIT信号微波频率，在4个EIT峰的PID闭环控制系统中，可从±3级或±1级EIT信号中任意选择一组配合±2级EIT信号实现4峰锁定，循环扫描的顺序可任意组合。9.根据权利要求