發(fā)布時間：2017-08-18 16:30

  本文關(guān)鍵詞：磁場穩(wěn)定性對原子重力儀精密測量的影響

  更多相關(guān)文章： 原子重力儀 二階塞曼效應(yīng) 相位噪聲 磁場鎖定

【摘要】：自1991年第一臺冷原子重力儀問世以來,高精度原子重力儀的研制一直是冷原子領(lǐng)域研究的重點。由于二階塞曼效應(yīng)的存在,當(dāng)外界環(huán)境磁場發(fā)生變化時,會在系統(tǒng)中引入相位噪聲,同時地磁場的長漂也限制了冷原子重力儀絕對精度的提高。另外,干涉區(qū)環(huán)境磁場的穩(wěn)定性和均勻性也會影響原子的相干特性,降低原子干涉條紋的對比度。目前,國際上大部分課題組采用坡莫合金對磁場進行屏蔽的方法來屏蔽地球磁場,減少環(huán)境磁場的干擾,提高C場的均勻性。本課題擬以提高重力加速度測量的精度為目標,通過磁場補償和磁場鎖定的方法,解決二階塞曼效應(yīng)對干涉相位的影響,通過將干涉區(qū)某個特定位置的磁場進行實時測量和反饋鎖定以減少重力加速度測量的噪聲。本論文首先分析了原子重力儀中的磁場系統(tǒng),分析計算了二階塞曼效應(yīng)帶來的系統(tǒng)誤差和引入的相位噪聲。接著針對原子重力儀實驗,根據(jù)控制理論設(shè)計磁場鎖定方案的框架,詳細介紹了磁場探測系統(tǒng)、PID控制系統(tǒng)、選通系統(tǒng)、數(shù)字處理系統(tǒng)以及可控電流源五個模塊的設(shè)計方案及其研制。然后根據(jù)磁場鎖定的結(jié)果,分析了環(huán)境磁場引起的二階塞曼效應(yīng)對原子干涉條紋的相位影響,對比了磁場鎖定前后二階塞曼頻移的變化以及對原子重力儀測量精度的影響。磁場鎖定前相移為40mrad(約為100uGal),鎖定后可以減小到10mrad(約為25uGal)。最后進一步對整個磁場鎖定系統(tǒng)給出了將來的改進方案。
【關(guān)鍵詞】：原子重力儀 二階塞曼效應(yīng) 相位噪聲 磁場鎖定
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH761.5;O431.2
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 1. 緒論11-18
• 1.1. 重力儀的研究與應(yīng)用11-13
• 1.2. 原子重力磁場解決方案研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3. 本文的研究目的和意義16-18
• 2. 磁場對原子重力精密測量的噪聲分析18-27
• 2.1. 原子重力儀系統(tǒng)簡述18-20
• 2.2. 原子重力儀磁場系統(tǒng)20-21
• 2.3. 磁場對重力測量結(jié)果的影響分析21-27
• 3. 磁場鎖定方案設(shè)計27-33
• 3.1. 自動控制系統(tǒng)的基本原理27-29
• 3.2. PID控制系統(tǒng)的基本控制規(guī)律29-31
• 3.3. 磁場穩(wěn)定方案簡述31-33
• 4. 磁場鎖定軟硬件的研制33-51
• 4.1. 磁場探測系統(tǒng)33-37
• 4.2. PID控制系統(tǒng)37-41
• 4.3. 數(shù)字選通模塊41-43
• 4.4. 數(shù)字處理系統(tǒng)43-49
• 4.4.1. A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換電路43-44
• 4.4.2. D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換電路44-46
• 4.4.3. 鎖存器46-48
• 4.4.4. 數(shù)字處理系統(tǒng)小結(jié)48-49
• 4.5. 可控電流源49-51
• 5. 磁場穩(wěn)定性實驗測試與結(jié)果分析51-54
• 5.1. 磁場穩(wěn)定性結(jié)果分析51-52
• 5.2. 磁場鎖定對原子重力儀精密測量的影響分析52-54
• 6. 總結(jié)與展望54-56
• 7. 參考文獻56-58

【參考文獻】

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1 周子超;魏榮;史春艷;李唐;王育竹;;Magnetic field measurement based on a stimulated two-photon Raman transition[J];Chinese Physics B;2011年03期

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本文編號：695585