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《數(shù)字化銣光泵磁力儀的設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文數(shù)字化銣光泵磁力儀的設(shè)計姓名：楊月芳申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：光學(xué)工程指導(dǎo)教師：康崇2012-03數(shù)字化銣光泵磁力儀的設(shè)計●h捅斐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(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(shè)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。首先分析了銣原子
2、的精細(xì)能級結(jié)構(gòu)及在外磁場中產(chǎn)生塞曼能級分裂的條件。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)變化趨勢的結(jié)論。隨后深入研究了調(diào)制信號對譜線的影響，推導(dǎo)了調(diào)制參數(shù)對吸收譜線影響的關(guān)系，得出影響譜線的調(diào)制信號因子，提出了選擇最佳調(diào)制參數(shù)的方法。優(yōu)化設(shè)計了自動跟蹤式銣光泵磁力儀的信號處理電路，在調(diào)頻法中把原來的射頻振蕩器改成擺頻振蕩器，以1KHz的信號進(jìn)行調(diào)制。全新設(shè)計了系統(tǒng)的控制電路，主控芯片采用TI公司的5509ADSP，利用并行12bit的AD7862采集銣光泵磁力儀輸出信號和參考調(diào)制信號(雙通道信號
3、)，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和調(diào)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(shè)計的閉環(huán)鎖相控制檢測算法，設(shè)計了系統(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，驗證了系統(tǒng)設(shè)計的可行性。這些研究內(nèi)容對于改善銣光泵磁力儀靈敏度、穩(wěn)定性和工作效率具有一定的參考意義。關(guān)鍵字：光泵磁力儀；光磁共振；鎖相環(huán)；信號調(diào)制；——一數(shù)字化銣光泵磁力儀的設(shè)計AbstractAlkali-metalopticalpumpedmagnetometerisbasedonthefirstmaingroupintheperiodicta
4、blealkalimetalelement，theworkingprincipleisintheexternalmagneticfieldproducesZeemansplittingandusingofopticalpumpingofatomstheroleofmagneticresonanceandopticaltechnology．Itisahighsensitivityoftheweakmagneticfieldmeasuringinstrument．Continuetoimprovetheopticalpumpingmagnetometersensitivity,stabilit
5、yandefficiencyismeasuredopticallypumpedmagnetometerfuturereseaI℃handdevelopmenttrends．Opticallypumpedmagnetometersystemcomponentsaredividedintotwoparts，onepartisthesensorprobe，thesecondisasignalprocessingcontrolsection．Ontheonehandthroughtheoptimizationofprobedesign，theotherbyimprovingthesignalpro
6、cessingcontrolcircuitofthesetwoaspectscanimprovetheopticalpumpingmagnetometersensitivity,stability,andmeasurementofefficiency．FirstanalysisoftherubidiumatomicfinestructureandtheexternalmagneticfieldlevelsgeneratedinZeemanenergysplittingoftheconditions．Inthisstudy,basedonopticallypumpedrubidiumopti
7、calpumpingmagnetometerandopticaleffectsofmagneticresonancephenomenon，obtainedopticallypumpedrubidiumatomicmagnetometeratomicabsorptionchamberandtheprojectiondensityfunctionoflightintensitytomeetthetrendofnegative
