數字化銣光泵磁力儀的設計.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中產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研制而成的一種高靈敏度的弱磁場測量儀器。繼續(xù)提高光泵磁力儀的靈敏度、穩(wěn)定性和測量效率是未來光泵磁力儀研究和發(fā)展的趨勢。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，二是信號處理控制部分。一方面通過是優(yōu)化探頭設計、另一方面通過改善信號處理控制電路這兩個環(huán)節(jié)可以提高光泵磁力儀靈敏度、穩(wěn)定性和測量效率。
　　

2、 首先分析了銣原子的精細能級結構及在外磁場中產生塞曼能級分裂的條件。在此基礎上研究了銣光泵磁力儀的光抽運效應及光磁共振現象，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的函數關系滿足負指數變化趨勢的結論。隨后深入研究了調制信號對譜線的影響，推導了調制參數對吸收譜線影響的關系，得出影響譜線的調制信號因子，提出了選擇最佳調制參數的方法。
　　 優(yōu)化設計了自動跟蹤式銣光泵磁力儀的信號處理電路，在調頻法中把原來的射頻振蕩器

3、改成擺頻振蕩器，以1KHz的信號進行調制。全新設計了系統(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和參考調制信號(雙通道信號)，利用兩片可編程的高精度AD9833分別產生加載的射頻線圈信號和調制的載波信號。為了快速跟蹤和鎖定光磁共振頻率，采用專門設計的閉環(huán)鎖相控制檢測算法，設計了系統(tǒng)的電路調試部分及DSP的編程部分，編寫的算法下載到DSP系統(tǒng)中，進行了系統(tǒng)的整體調試，驗