一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力测量方法.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CN111044954A(43)申请公布日2020.04.21(21)申请号201911313229.X(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代理人李晶尧(51)Int.Cl.G01R33/10(2006.01)G01R33/032(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力测量方法(57)摘要本发明涉及一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，属于CPT磁力仪的微波频率锁定领域；步骤一、将生成的单频微波信号和调制信号输入至激光器，对激光器发出的激光进行调制；步骤二、调制后的激光射入玻璃气室中，通过测量透射光功率的变化实现解调出EIT信号；步骤三、依次改变微波信号的中心频率；步骤四、采用相敏检波方法，依次获得微波信号不同中心频率下EIT信号的微分信号；步骤五、计算总误差信号P′(B)；步骤六、通过数字PID控制器调节外界待测磁场值B，使总误差信号P′(B)为零；则此时B值即为待测磁场值；本发明实现了一种无方向盲区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。CN111044954ACN111044954A权利要求书1/2页1.一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、生成频率为f0的单频微波信号；生成调制频率为fm，调频范围为Am的调制信号；将单频微波信号和调制信号输入至激光器，对激光器发出的激光进行调制；步骤二、调制后的激光射入玻璃气室中，通过测量透射光功率的变化实现解调出EIT信号；步骤三、依次改变微波信号的中心频率；步骤四、采用相敏检波方法，依次获得微波信号不同中心频率下EIT信号的微分信号；步骤五、将不同中心频率下EIT信号的微分信号相加，得到总误差信号P′(B)；将总误差信号P′(B)输入至数字PID控制器中；步骤六、通过数字PID控制器调节外界待测磁场值B，使总误差信号P′(B)为零；则此时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磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤一中，单频微波信号的频率f0为3417.344MHz。3.根据权利要求2所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤一中，调制频率fm为10Hz-2kHz；调频范围Am为50Hz-1kHz。4.根据权利要求3所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤二中，玻璃气室中填充碱金属87Rb。5.根据权利要求4所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤三中，对微波信号中心频率的改变方式为S1方式或S2方式，其中S1方式：将微波信号的中心频率依次变为f0-γB、f0+γB和S2方式：将微波信号的中心频率依次变为f0-γB、和f0+γB。6.根据权利要求5所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述B为外界待测磁场值；γ为87Rb的旋磁比。7.根据权利要求6所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤四中，当采用S1方式时，对应EIT信号的-3级信号峰；f0-γB对应EIT信号的-2级信号峰；f0+γB对应EIT信号的+2级信号峰；对应EIT信号的+3级信号峰；当采用S2方式时，f0-γB对应EIT信号的-2级信号峰；对应EIT信号的-1级信号峰；对应EIT信号的+1级信号峰；f0+γB对应EIT信号的+2级信号峰。8.根据权利要求7所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：当采用S1方式时，EIT信号-3级信号峰的微分信号记为P′(-3)；EIT信号-2级信号峰的微分信号记为P′(-2)；EIT信号+2级信号峰的微分信号记为P′(+2)；EIT信号的+3级信号峰的微分信号记为P′(+3)；2CN111044954A权利要求书2/2页当采用S2方式时，EIT信号的-2级信号峰的微分信号记为P′(-2)；EIT信号的-1级信号峰的微分信号记为P′(-1)；EIT信号的+1级信号峰的微分信号记为P′(+1)；EIT信号的+2级信号峰的微分信号记为P′(+2)。9.根据权利要求8所述的一种多峰闭环无方向盲区CPT磁力仪测量方法，其特征在于：所述步骤五中，总误差信号P′(B)的计算方法为：当采用S1方式时，P′(B)＝P′(-3)+P′(-2)+P′(+2)+P′(+3)；当采用S2方式时，P′(B)＝P′(-2