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用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈激勵(lì)源裝置，主要由光譜燈、射頻振蕩電路、溫控與溫度補(bǔ)償電路、工作狀態(tài)與恒流控制器、射頻耦合線與激勵(lì)線圈等組成。該激勵(lì)源通過射頻耦合線連接的銫光譜燈，高性能射頻振蕩電路通過工作狀態(tài)與恒流控制，使其具有自動穩(wěn)定銫光譜燈激勵(lì)功率的功能并減小了附加磁場的影響，溫控與溫度補(bǔ)償電路使銫光譜燈溫度恒定。本裝置能夠精確反應(yīng)光譜燈的工作狀態(tài)，是一種具有自動穩(wěn)定光譜燈激勵(lì)功率功能的功耗低、溫度恒定的銫光譜燈激勵(lì)源裝置。
【專利說明】用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及射頻激勵(lì)源電路，具體涉及一種用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]銫光泵弱磁檢測系統(tǒng)是一種以銫元素原子的能級結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用原子的塞曼效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)對磁場的精確測量。通過光抽運(yùn)效應(yīng)和光磁共振原理研制的微弱磁場測量儀器。這種弱磁檢測儀器在國內(nèi)尚無成熟產(chǎn)品，目前尚處于研發(fā)階段。銫光譜燈產(chǎn)生光譜并照射在工作物質(zhì)的樣品上，使樣品的原子產(chǎn)生光學(xué)取向(或極化)。當(dāng)樣品原子能級之間的躍遷頻率等于激勵(lì)源的頻率時(shí)，樣品會產(chǎn)生共振吸收，這個(gè)共振頻率是與外加磁場成正比的，通過測量共振頻率就可實(shí)現(xiàn)對磁場的測量。銫光譜燈中的銫樣品需要在90攝氏度左右才能變成氣化狀態(tài)，在射頻源激勵(lì)下，為了能夠在吸收室形成光泵效應(yīng)，需要溫控與溫度補(bǔ)償電路和具有光電檢測和恒流控制的射頻振蕩器使得銫光譜燈的光強(qiáng)穩(wěn)定，才有更好的光抽運(yùn)和光磁共振效果。銫光譜燈為銫原子躍遷提供抽運(yùn)光源，其輸出光強(qiáng)的穩(wěn)定性對銫原子頻標(biāo)性能指標(biāo)有直接的影響對于銫光譜燈來說，激勵(lì)電路工作的穩(wěn)定與否是決定銫光譜燈的光強(qiáng)穩(wěn)定性的重要因素，因此研究激勵(lì)源具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜源置的射頻激勵(lì)源裝置，以提高銫光譜燈的光強(qiáng)穩(wěn)定性。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是:主要由光譜燈、溫控與溫度補(bǔ)償電路、恒流控制器、射頻振蕩電路、射頻耦合線與激勵(lì)線圈組成，通過溫度控制和反饋使銫光譜燈的溫度恒定，達(dá)到光抽運(yùn)和光磁共振的最佳效果，光電檢測反饋控制電路與恒流控制器相連，控制振蕩電路的電流，提高電路的穩(wěn)定性，使銫光譜燈的光強(qiáng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
[0005]所述射頻振蕩器的振蕩線圈通過射頻耦合線連接至光譜燈，其環(huán)繞在銫泡四周激勵(lì)銫光譜燈，通過光電檢測反饋對振蕩器恒流控制，提高激勵(lì)電路的穩(wěn)定性。達(dá)到穩(wěn)定銫光譜燈光強(qiáng)的目的，并減少對銫光譜燈的磁效應(yīng)的影響。
[0006]所述溫控和溫度補(bǔ)償是采用數(shù)字溫度傳感器通過單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的閉環(huán)控制，提高了溫控精度，使得銫光譜燈的溫度恒定。
[0007]所述加熱器可以采用由無磁性加熱材料按照雙線并繞的方式構(gòu)成，以抵消正弦波失真所產(chǎn)生的直流分量在相鄰加熱導(dǎo)電線所產(chǎn)生的附加磁場。
[0008]所述正弦信號發(fā)生器是采用DDS設(shè)計(jì)，通過DA將轉(zhuǎn)化為正弦信號輸出，正弦加熱信號源減少了直流加熱的附加磁效應(yīng)。
[0009]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要有以下的優(yōu)點(diǎn):
[0010]1.該射頻激勵(lì)源實(shí)現(xiàn)了和吸收室的級聯(lián)，成功地應(yīng)用到了銫光泵磁力儀原理樣機(jī)中，實(shí)現(xiàn)了光泵磁力檢測裝置對地磁場的測量。
[0011]2.射頻振蕩線圈通過射頻耦合線與光譜燈連接，與通過未采取該措施的射頻激勵(lì)光譜燈電路相比較，明顯減小了射頻振蕩電路的直流供電回路附加磁場的影響。
[0012]3.光電檢測與溫度反饋電路提高了射頻激勵(lì)源的穩(wěn)定度，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，銫光譜燈的溫度穩(wěn)定在85攝氏度。通過光電檢測器和工作狀態(tài)與恒流控制器，射頻激勵(lì)源的電流穩(wěn)定在190mA。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈激勵(lì)源裝置總體框圖。
[0014]圖2是恒流控制器工作原理框圖。
[0015]圖3溫控和溫度補(bǔ)償框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]本實(shí)用新型涉及一種用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈激勵(lì)源，其通過溫控與溫度補(bǔ)償電路使得銫光譜燈溫度恒定，達(dá)到光抽運(yùn)和光磁共振的效果，具有光電檢測反饋電路和恒流控制功能的射頻振蕩器通過射頻耦合線與銫光譜燈連接，使得銫光譜燈光強(qiáng)穩(wěn)定和附加磁場影響減小。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由銫光譜燈、射頻振蕩電路、溫控與溫度補(bǔ)償電路、光電檢測器、工作狀態(tài)與恒流控制器和加熱線圈組成，光電檢測器、工作狀態(tài)與恒流控制器、射頻振蕩電路以電信號相連，射頻振蕩電路的輸出端通過射頻耦合線與銫光譜燈連接，溫控與溫度補(bǔ)償電路與銫光譜燈以電信號相連。
[0018]所述射頻振蕩器是用射頻場效應(yīng)管，具有輸入阻抗高，易匹配的特點(diǎn)，合理選擇反饋系數(shù)，保證振蕩電路具有較大的輸出激勵(lì)功率且波形失真小。
[0019]為了減少射頻振蕩器供電直流回路附加磁效應(yīng)對光泵磁力檢測裝置的影響。回路線圈通過射頻線激勵(lì)銫光譜燈，減少了直流磁效應(yīng)對光泵磁力檢測裝置的影響。
[0020]如圖2所示，通過光電檢測電路檢測光譜燈的光強(qiáng)，并將該信號連接至射頻場效應(yīng)管直流偏置電路，構(gòu)成銫光譜燈射頻激勵(lì)強(qiáng)度負(fù)反饋電路，達(dá)到恒流控制射頻激勵(lì)源的目的。提高了激勵(lì)源的穩(wěn)定性，使得銫光譜燈光強(qiáng)穩(wěn)定。
[0021]溫控和溫度補(bǔ)償電路如圖3所示，通過單片機(jī)檢測銫光譜燈的溫度進(jìn)而控制程控放大器的增益來產(chǎn)生對應(yīng)的DDS信號源的幅度，使得銫光譜燈溫度保持恒定。
[0022]加熱線圈是采用無磁性加熱材料按照雙線并繞的方式繞制成的線圈，當(dāng)線圈通電時(shí)，相鄰導(dǎo)線之間產(chǎn)生的磁場會被相互抵消，降低了附加磁場的影響。
[0023]本實(shí)用新型提供的用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈激勵(lì)源裝置，其工作過程是:光電檢測器檢測銫光譜燈的光強(qiáng)，通過恒流控制器的反饋控制電路控制振蕩器的穩(wěn)定度，使得與振蕩器通過射頻耦合線連接的銫光譜燈穩(wěn)定。檢測銫光譜燈的溫度，通過溫控和補(bǔ)償調(diào)節(jié)銫光譜燈的溫度，使得銫光譜燈溫度恒定，自動穩(wěn)定銫光譜燈激勵(lì)功率的功能并減小了附加磁場的影響。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源，其特征是由銫光譜燈、射頻振蕩電路、溫控與溫度補(bǔ)償電路、光電檢測器、工作狀態(tài)與恒流控制器和加熱線圈組成，光電檢測器、工作狀態(tài)與恒流控制器、射頻振蕩電路以電信號相連，射頻振蕩電路的輸出端通過射頻耦合線與銫光譜燈連接，溫控與溫度補(bǔ)償電路與銫光譜燈以電信號相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源，其特征是所述射頻振蕩電路提供射頻功率信號，通過光電檢測反饋對振蕩器恒流控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源，其特征是所述射頻振蕩電路的回路線圈通過射頻線激勵(lì)銫光譜燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光泵磁力檢測裝置的改進(jìn)型銫光譜燈射頻激勵(lì)源，其特征是所述溫控與溫度補(bǔ)償電路提供銫光譜燈恒定的溫度環(huán)境。
【文檔編號】G01R33/26GK203858350SQ201320736782
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月20日
【發(fā)明者】陳永泰, 程龍, 陳亮, 黃楊, 臧濱, 彭俊杰, 張靜, 唐靜 申請人:武漢理工大學(xué)