基于抽运光频率优化的原子陀螺仪光频移抑制方法研究

1

作者 贾雨棽 李彦欣 +1 位作者 安广齐 刘岩 《飞控与探测》 2024年第6期23-28,共6页

光频移引起的误差对原子陀螺仪有重大影响,为在小型化原子陀螺仪中抑制该误差,提出了一种基于抽运光频率优化的光频移抑制方法。首先,通过理论和实验证明了电子共振曲线的对称性受光频移的影响。通过测量不同抽运光频率下的电子共振曲线... 光频移引起的误差对原子陀螺仪有重大影响,为在小型化原子陀螺仪中抑制该误差,提出了一种基于抽运光频率优化的光频移抑制方法。首先,通过理论和实验证明了电子共振曲线的对称性受光频移的影响。通过测量不同抽运光频率下的电子共振曲线,并将抽运光频率调整至电子共振曲线对称性最好,可以得到最小的光频移,从而抑制光频移误差。最后通过理论和实验证明了该方法对抑制抽运光频移的有效性。在实验中可以方便地获得电子共振曲线,不需要额外的部件,因此该方法直观且操作方便,适用于小型化原子陀螺仪。 展开更多

关键词 小型化原子陀螺仪 光频移 电子共振

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原子陀螺基本概念及发展趋势分析 被引量：19

2

作者 严吉中 李攀 刘元正 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第5期810-817,共8页

原子陀螺是一种利用原子光谱感受外部转动的高性能传感器,在惯性导航、姿态控制、科学研究等军民领域已表现出巨大的发展潜力和应用价值,并引起了国内外研究机构的巨大兴趣。回顾了原子陀螺的发展历程,并跟踪了国际上的最新研究动态。... 原子陀螺是一种利用原子光谱感受外部转动的高性能传感器,在惯性导航、姿态控制、科学研究等军民领域已表现出巨大的发展潜力和应用价值,并引起了国内外研究机构的巨大兴趣。回顾了原子陀螺的发展历程,并跟踪了国际上的最新研究动态。将原子陀螺根据其工作原理分为冷原子陀螺和核磁共振陀螺2个领域,并从工作原理、性能参数、应用方向等方面分别进行了阐述。最后分析了原子陀螺面临的挑战和未来发展趋势。 展开更多

关键词 原子陀螺 原子干涉仪 原子自旋 原子光谱

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冷原子陀螺仪三维磁场系统的容差设计 被引量：5

3

作者 李攀 刘元正 王继良 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期671-676,共6页

磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占有极其重要的地位。随着陀螺体积的不断减小和集成度的不断提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差会引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获... 磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占有极其重要的地位。随着陀螺体积的不断减小和集成度的不断提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差会引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质量,从而影响陀螺性能。从三维磁光阱磁场分布的理论分析出发,结合数学建模和计算机仿真,对三维磁场系统的主要制造和装调误差对磁场的影响进行了分析和比较,并基于预设阈值利用试验设计和数学回归对关键制造和装调参数设计了合理的容差限,为小型化冷原子陀螺仪三维磁场系统的设计和制造提供了理论依据。 展开更多

关键词 冷原子陀螺仪 磁光阱 磁场系统 容差设计

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新一代惯性导航技术:冷原子陀螺仪 被引量：11

4

作者 李润兵 王谨 詹明生 《全球定位系统》 2010年第4期1-5,共5页

本文介绍了冷原子陀螺仪的实验研究进展,通过直接数字频率综合电路精确控制冷原子的运动轨迹,形成双向对抛的冷原子束,利用拉曼激光脉冲相干操作双向对抛的冷原子,实现了双环路冷原子干涉条纹,该构型将消除拉曼激光相位等不确定因素引... 本文介绍了冷原子陀螺仪的实验研究进展,通过直接数字频率综合电路精确控制冷原子的运动轨迹,形成双向对抛的冷原子束,利用拉曼激光脉冲相干操作双向对抛的冷原子,实现了双环路冷原子干涉条纹,该构型将消除拉曼激光相位等不确定因素引起的共模噪声,同时消除重力加速度等初始相位对绝对转动速率测量的影响,以提高冷原子陀螺仪的灵敏度和测量精度,冷原子陀螺仪将在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。 展开更多

关键词 冷原子 原子干涉 冷原子陀螺仪 惯性导航

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干涉型原子陀螺仪研究进展与应用 被引量：2

5

作者 李俊 雷兴 +2 位作者 李攀 刘元正 韩宗虎 《电讯技术》 北大核心 2012年第7期1216-1221,共6页

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的实现方案以及研究现状,包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度测量特性,概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。

关键词 惯性导航 原子干涉仪 原子陀螺仪 原子芯片

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冷原子陀螺仪二维磁场系统容差设计研究

6

作者 李攀 刘元正 +1 位作者 王继良 严吉中 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期228-235,共8页

磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占着重要地位。随着陀螺体积的减小和集成度的提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差将引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质... 磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占着重要地位。随着陀螺体积的减小和集成度的提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差将引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质量,从而影响陀螺性能。该文通过理论分析对二维磁场系统的主要制造和装调误差进行了筛选,并利用实验设计和Ansoft仿真完成了"虚拟"实验。基于实验结果的数学回归,对关键制造和装调参数设计了合理的容差限,并进行了试制验证。该工作为小型化冷原子陀螺仪二维磁场系统的设计和制造提供了理论指导。 展开更多

关键词 冷原子陀螺仪 磁光阱 磁场系统 误差分析 容差设计

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原子陀螺仪用激光稳频技术进展与趋势分析 被引量：6

7

作者 庄铭今 范晓婷 +1 位作者 王天顺 刘院省 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第6期1-6,共6页

半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光... 半导体激光器作为原子陀螺仪的核心器件,用于原子冷却、原子极化和信号探测等。半导体激光器易受环境温度、振动和磁场等因素干扰而造成激光频率的跳模和漂移,会直接影响原子陀螺仪的性能。结合原子陀螺仪的工作特点,介绍了饱和吸收光谱稳频、双色激光稳频和调制转移谱稳频的工作原理、特点和研究进展,并对激光稳频技术发展趋势进行了展望,对研制高性能原子陀螺仪具有重要参考价值。 展开更多

关键词 半导体激光器 原子陀螺仪 激光稳频技术 饱和吸收光谱

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原子陀螺研究进展及展望 被引量：4

8

作者 骆曼箬 李绍良 +3 位作者 黄艺明 张弛 吴招才 刘华 《测控技术》 2023年第10期1-10,共10页

原子陀螺是基于量子物理原理和量子技术的新型高性能惯性传感器,在国防、军用以及民用等领域均具有广阔的应用前景,已成为国内外惯性技术领域的研究热点。目前原子陀螺主要分为核磁共振陀螺、无自旋交换弛豫陀螺和原子干涉陀螺,分别对... 原子陀螺是基于量子物理原理和量子技术的新型高性能惯性传感器,在国防、军用以及民用等领域均具有广阔的应用前景,已成为国内外惯性技术领域的研究热点。目前原子陀螺主要分为核磁共振陀螺、无自旋交换弛豫陀螺和原子干涉陀螺,分别对它们的研究历程和现状进行了详细介绍,并对原子陀螺的未来发展趋势方向进行了展望,最后针对国内原子陀螺技术研究提出了一些思考。 展开更多

关键词 原子陀螺 惯性导航 组合陀螺系统 芯片级陀螺

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原子陀螺的研究进展 被引量：1

9

作者 乌萌 田育民 《测绘科学与工程》 2013年第5期74-78,共5页

原子干涉陀螺和原子自旋陀螺是目前理论测量精度最高的惯性测量仪器，针对两类原子陀螺开展的芯片级研究——原子芯片和芯片级原子器件是目前原子陀螺小型化、芯片化研究的焦点。本文对国内外原子陀螺仪及芯片级研究的成果进行了介绍，... 原子干涉陀螺和原子自旋陀螺是目前理论测量精度最高的惯性测量仪器，针对两类原子陀螺开展的芯片级研究——原子芯片和芯片级原子器件是目前原子陀螺小型化、芯片化研究的焦点。本文对国内外原子陀螺仪及芯片级研究的成果进行了介绍，并分析总结了目前研究中存在的技术难点和未来的研究发展方向。 展开更多

关键词 超高精度惯性测量 原子干涉陀螺 原子自旋陀螺 原子芯片 芯片级原子器件

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原子陀螺及其在智能弹药中的应用前景分析 被引量：2

10

作者 蒋军彪 王晓章 谭鹏立 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期44-48,共5页

不依赖于卫星的高精度导航定位技术正逐步受到世界强国的重视,新型高性能惯性传感器是实现该技术的关键要素。基于量子效应的原子陀螺极具高精度潜质,文中介绍了两种原子干涉陀螺仪和两种原子自旋陀螺仪的技术方案和工作原理;根据不同... 不依赖于卫星的高精度导航定位技术正逐步受到世界强国的重视,新型高性能惯性传感器是实现该技术的关键要素。基于量子效应的原子陀螺极具高精度潜质,文中介绍了两种原子干涉陀螺仪和两种原子自旋陀螺仪的技术方案和工作原理;根据不同方案的特点及其研究现状,较为深入的分析了各种方案优缺点,认为微型核磁共振原子陀螺仪在智能弹药中有更好的应用前景。 展开更多

关键词 原子干涉陀螺仪 原子自旋陀螺仪 智能弹药

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SERF原子自旋陀螺仪中的碱金属气室无磁加热高精度温度控制

11

作者 刘进容 李伟 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3288-3296,共9页

碱金属气室的温度波动与磁噪声是制约无自旋交换弛豫原子自旋陀螺仪灵敏度提升的关键因素。针对这两个问题,采用激光加热方式对气室进行无磁加热,从根本上消除磁噪声,在气室加热面及相邻上下两面装载石墨烯薄膜,进行光热转换、热传导以... 碱金属气室的温度波动与磁噪声是制约无自旋交换弛豫原子自旋陀螺仪灵敏度提升的关键因素。针对这两个问题,采用激光加热方式对气室进行无磁加热,从根本上消除磁噪声,在气室加热面及相邻上下两面装载石墨烯薄膜,进行光热转换、热传导以及避免杂散光干扰;采用线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)与热管理技术相结合的方式,提高碱金属气室的控温精度与稳定度。设计基于温控系统的线性自抗扰控制器;从热传导、热对流、热辐射三方面出发设计热结构,优选石墨烯薄膜;搭建碱金属气室温控系统实验平台。研究结果表明,采用LADRC与热管理技术的碱金属气室温控系统的控温精度为±0.003℃,控温稳定度为6 mK。所得研究结果为后续原子自旋陀螺仪灵敏度的提升奠定了基础。 展开更多

关键词 SERF原子自旋陀螺仪 碱金属气室 无磁加热 线性自抗扰控制 热管理技术

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对抛式冷原子陀螺仪中原子运动轨迹的控制 被引量：6

12

作者 熊宗元 姚战伟 +3 位作者 王玲 李润兵 王谨 詹明生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期224-228,共5页

冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率.冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义... 冷原子具有很小的速度,很窄的速度分布以及良好的相干特性,利用冷原子物质波干涉特性可实现原子干涉仪,具有萨格奈克效应的原子干涉仪即原子陀螺仪,可精密测量转动速率.冷原子轨迹的精确控制对提高冷原子陀螺仪的测量精度有着重要的意义,文章报道了利用直接数字频率综合器,实现对双向对抛冷原子运动轨迹的精确控制. 展开更多

关键词 冷原子 原子陀螺仪 直接数字频率综合器

原文传递

芯片原子自旋陀螺在空空导弹中的应用展望 被引量：2

13

作者 周本川 鲁浩 徐剑芸 《航空兵器》 2012年第5期3-6,共4页

原子陀螺具有高精度和高灵敏度等优点,近年来已经成为国内外惯性技术的研究热点。简要介绍了原子陀螺的发展现状,根据空空导弹惯性制导系统的特点,重点对芯片原子自旋陀螺在空空导弹中的应用前景进行了展望。

关键词 原子陀螺 惯性制导系统 芯片级 原子自旋陀螺

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冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域的研究现状及展望 被引量：13

14

作者 邹鹏飞 颜树华 +2 位作者 林存宝 王国超 魏春华 《现代导航》 2013年第4期263-269,共7页

随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、... 随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、巴黎天文台和汉诺威大学的三种不同类型冷原子干涉陀螺仪的性能特点进行了对比分析。针对当前冷原子干涉技术的局限性,展望了未来冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域推广应用的改进方案及发展前景。 展开更多

关键词 原子干涉 冷原子陀螺仪 惯性导航 综述

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原子团温度对原子干涉陀螺条纹对比度的影响

15

作者 赵文武 徐瑜浓 邓敏 《自动化应用》 2024年第11期7-11,共5页

原子干涉陀螺是基于冷原子物质波Sagnac效应测量相对于惯性参考系的转动角速度的一种陀螺仪,其转动时会在2条干涉传播路径之间额外产生相移,该转动相移中包含了垂直于拉曼光方向的纵向速度分量。一般认为入射原子团的纵向速度分布是导... 原子干涉陀螺是基于冷原子物质波Sagnac效应测量相对于惯性参考系的转动角速度的一种陀螺仪,其转动时会在2条干涉传播路径之间额外产生相移,该转动相移中包含了垂直于拉曼光方向的纵向速度分量。一般认为入射原子团的纵向速度分布是导致原子陀螺干涉信号强度减弱和条纹对比度下降的最主要因素,但这忽略了与拉曼光方向平行的横向速度分布的影响。通过建立原子干涉陀螺的简单数学模型,定量分析2种分布对相同转速的影响程度,发现横向速度分布对最终干涉条纹质量非常关键,其比纵向速度分布容忍度更低。这要求在设计原子干涉陀螺系统时,需要更重视原子团的横向冷却效率,而不是只关注和转动相移相关的纵向速度分布部分。 展开更多

关键词 原子干涉陀螺 纵向速度分布 横向速度分布 条纹对比度

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原子陀螺的研究进展 被引量：6

16

作者 马永龙 《光学与光电技术》 2015年第3期89-92,共4页

综述了原子陀螺仪20多年的发展历程。原子陀螺仪基于原子干涉理论,具有很高的测量精度和灵敏度,是未来高精度陀螺的发展方向之一,在惯性导航领域具有广阔的应用前景。详细地介绍了原子陀螺的最新研究进展及在工程化中应用的创新方法和... 综述了原子陀螺仪20多年的发展历程。原子陀螺仪基于原子干涉理论,具有很高的测量精度和灵敏度,是未来高精度陀螺的发展方向之一,在惯性导航领域具有广阔的应用前景。详细地介绍了原子陀螺的最新研究进展及在工程化中应用的创新方法和所取得的突破。 展开更多

关键词 原子陀螺 高精度 惯性导航 工程化

原文传递

基于原子干涉测量的陀螺仪及其在惯导中的应用 被引量：1

17

作者 蒋庆仙 田育民 孙笛 《测绘科学与工程》 2016年第2期74-78,共5页

原子陀螺基于原子干涉仪的Sagnac效应，其在惯性参考系中测量转动角速率。原子是一种波，相对于光波，其具有短波长和高频率的特性。原子陀螺能够获得极高的测量精度和灵敏度，具有极大的技术潜力，主要应用于惯性导航、重力场和地球物... 原子陀螺基于原子干涉仪的Sagnac效应，其在惯性参考系中测量转动角速率。原子是一种波，相对于光波，其具有短波长和高频率的特性。原子陀螺能够获得极高的测量精度和灵敏度，具有极大的技术潜力，主要应用于惯性导航、重力场和地球物理学研究等高精度测量领域。为了推进原子陀螺在测绘导航中的应用，本文介绍了原子陀螺的原理，阐述了利用原子陀螺进行转动角速率测量的方法，并评述了原子陀螺在惯性导航中的应用。 展开更多

关键词 惯性导航 原子陀螺 原子干涉测量 物质波 Sagnac效应

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原子激光陀螺 被引量：7

18

作者 张学峰 许江宁 周红进 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第5期86-88,共3页

介绍了玻色-爱因斯坦凝聚态的形成机制,阐述了利用激光冷却技术制造原子激光的原理,重点介绍了原子激光陀螺的工作原理,并解释了原子激光陀螺相对于激光陀螺和光纤陀螺的1010倍的理论灵敏度。最后介绍了国外研究原子激光陀螺的现状,以... 介绍了玻色-爱因斯坦凝聚态的形成机制,阐述了利用激光冷却技术制造原子激光的原理,重点介绍了原子激光陀螺的工作原理,并解释了原子激光陀螺相对于激光陀螺和光纤陀螺的1010倍的理论灵敏度。最后介绍了国外研究原子激光陀螺的现状,以及还处于实验室阶段的原子激光陀螺样品。 展开更多

关键词 光纤 激光冷却 玻色-爱因斯坦凝聚态 原子陀螺

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新一代惯性测量仪器:拉曼型原子干涉陀螺仪 被引量：3

19

作者 王锴 姚战伟 +3 位作者 鲁思滨 李润兵 王谨 詹明生 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期513-523,共11页

近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,... 近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景.介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,给出了在拉曼干涉型冷原子陀螺仪方面的最新研究进展,分析了原子干涉陀螺仪的研究现状和发展前景. 展开更多

关键词 原子光学 原子干涉仪 原子陀螺仪 转动测量灵敏度

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原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统 被引量：8

20

作者 楚中毅 孙晓光 +1 位作者 万双爱 房建成 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2579-2584,共6页

原子自旋陀螺仪以其超高的理论精度已经成为各国争相研究的新一代陀螺仪,具有极大的开发价值和应用潜力。高精度原子自旋陀螺仪是以高质量原子自旋SERF状态的保持作为前提的,为了实现此目标就必须通过核自旋磁场自补偿以避免外界磁场变... 原子自旋陀螺仪以其超高的理论精度已经成为各国争相研究的新一代陀螺仪,具有极大的开发价值和应用潜力。高精度原子自旋陀螺仪是以高质量原子自旋SERF状态的保持作为前提的,为了实现此目标就必须通过核自旋磁场自补偿以避免外界磁场变化对原子自旋定轴性的扰动作用。而国内现有原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿方法大多依靠手动调节,精度不高且无法实时跟踪核自旋磁场自补偿点。因此,根据推导的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿动力学方程,进行了实时跟踪核自旋磁场自补偿点的仿真实验,在此基础上,基于美国NI公司的PXIe信号采集系统以及LabVIEW软件平台设计了自动跟踪磁场自补偿点的测试系统。最后结合试验平台进行了验证,结果表明所研制的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统可实时有效地跟踪核自旋磁场自补偿点,增强了原子自旋的SERF状态。 展开更多

关键词 原子自旋陀螺仪 核自旋磁场自补偿 LABVIEW SERF

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