【摘要】：陀螺儀自問(wèn)世以來(lái)經(jīng)歷了巨大的發(fā)展,取得了廣泛的應(yīng)用。從航空航天到機(jī)器人、相機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品都能看到它的身影。目前陀螺儀對(duì)精度上的需求可以通過(guò)現(xiàn)有的技術(shù)得到解決,但對(duì)小型化的渴望在各個(gè)級(jí)別的陀螺都是普遍存在的,小型化是目前陀螺儀的發(fā)展趨勢(shì)之一。NV陀螺具有先天體積小的優(yōu)點(diǎn),借助于磁共振的脈沖技術(shù),可以有效地抑制低頻噪聲(磁場(chǎng)、溫度波動(dòng)),正吸引著越來(lái)越多人的興趣。目前關(guān)于NV陀螺儀的方案主要有兩種：eNVG和nNVG,其中eNVG存在著對(duì)磁場(chǎng)穩(wěn)定性要求高的困難,nNVG需要強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)場(chǎng)來(lái)極化氮核自旋,存在著初始化較困難的問(wèn)題。在這里我們提出了一種基于A(yíng)hronov-Anandan(A-A)幾何相的陀螺儀方案,該方案通過(guò)在NV色心上將旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度以A-A幾何相的形式讀出,從而提取角速率。由于采用了動(dòng)力學(xué)解耦的技術(shù),不僅可以延長(zhǎng)相干時(shí)間,同時(shí)可以有效地對(duì)抗低頻噪聲。解決了eNVG對(duì)磁場(chǎng)穩(wěn)定性要求高、nNVG初始化較困難的問(wèn)題,該陀螺儀具有量程大、啟動(dòng)時(shí)間快的特點(diǎn),在靈敏度為0.2deg/s/(?)Hz的情況下,量程可以達(dá)到±6.69×106deg/s,啟動(dòng)時(shí)間在微秒量級(jí)。本文分為三部分,第一部分簡(jiǎn)單介紹了常見(jiàn)的陀螺儀以及NV陀螺的研究現(xiàn)狀,第二部分介紹了基于A(yíng)-A phase陀螺儀的理論方案以及相關(guān)性能的評(píng)估,并提出了可能性的改進(jìn),第三部分對(duì)全文做了簡(jiǎn)單總結(jié)及展望。
[Abstract]:Gyroscope has experienced great development and has been widely used since it came out. Consumer electronics, from aerospace to robots and cameras, can see it. At present, the gyroscope's demand for precision can be solved by existing technology, but the desire for miniaturization is common in all levels of gyroscope. Miniaturization is one of the development trends of gyroscopes at present. NV gyroscopes have the advantage of small size. With the help of magnetic resonance pulse technology, low frequency noise (magnetic field, temperature fluctuation) can be effectively suppressed, which is attracting more and more people's interest. There are two main schemes for NV gyroscopes: eNVG and nNVG, in which eNVG requires high stability of magnetic field and nNVG requires a strong driving field to polarize the spin of the nitrogen nucleus which is difficult to initialize. Here we propose a gyroscope scheme based on Ahronov-Anandan (A-A) geometric phase, in which angular rate is extracted by reading the rotated angle in the NV color center in the form of A-A geometric phase. Because of the dynamic decoupling technique, the coherent time can be prolonged and the low frequency noise can be effectively counteracted. It solves the problem that eNVG requires high stability of magnetic field, and it is difficult to initialize nNVG. The gyroscope has the characteristics of large measurement range and fast start-up time. When the sensitivity is 0.2deg/s/ (?) Hz, the range can reach 鹵6.69 脳 10 ~ (6) degg / s. Startup time is in the order of microsecond. This paper is divided into three parts. The first part briefly introduces the research status of common gyroscopes and NV gyroscopes, the second part introduces the theoretical scheme based on A-A phase gyroscopes and the evaluation of related performance, and puts forward the possibility of improvement. The third part makes a brief summary and prospect of the full text.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TN96

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本文編號(hào)：2369104