[發明專利]一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統

有效

• 申請號: 201310139625.1
• 申請日: 2013-04-21
• 公開（公告）號: CN103269527A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 房建成;萬雙愛;陸吉璽;李茹杰;陳瑤;張晨
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H05B3/00
• 分類號: H05B3/00;G01C19/58;G05D23/20
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;顧煒

1.一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：它包括無磁腔體（1）、加熱驅動子系統（2）和溫度控制子系統（3）；所述的無磁腔體（1）包括第一溫度傳感器（11）、支座（12）、第二溫度傳感器（13）、內導熱腔（14）、電加熱膜（15）、外保溫腔（16）和真空腔（17）部件組成；電加熱膜（15）位于內導熱腔（14）和外保溫腔（16）中間，三者通過高導熱膠粘結成為一體；第一溫度傳感器（11）通過高導熱膠粘與支座（12）相聯；第二溫度傳感器（13）通過高導熱膠粘與內導熱腔（14）相聯；所述加熱驅動子系統（2）由溫度開關（21）和直流電源（22）組成；所述溫度控制子系統（3）包括單片機（31）、DAC芯片（32）及外圍電路（33）；所述的外圍電路（33）包括降壓型DC-DC電路（331）、全橋電路（332）和LC諧振電路（333）；

將溫度開關（21）與加熱驅動子系統（2）的直流電源（22）接通，加熱至原子自旋陀螺儀預設溫度，第二溫度傳感器（13）將溫度信號反饋給溫度開關（21），溫度開關（21）斷開與加熱驅動子系統（2）的直流電源（22）的聯接，轉向與溫度控制子系統（3）的接通；

單片機（31），對第一溫度傳感器（11）輸出信號進行采集，單片機（31）內部運行溫度控制的數字PID算法，將控制信號通過DAC芯片（32）輸出，輸出的控制信號的電壓幅值為0—0.8V；

將輸出的控制信號輸入降壓型DC-DC電路（331）的SS/TR引腳，通過對電源輸出電壓的分壓反饋，實現當SS/TR引腳的電壓值為0-0.8V變化時，對應降壓型DC-DC電路（331）輸出為0-40V；

將降壓型DC-DC電路（331）輸出信號輸入給全橋電路（332），將降壓型DC-DC電路（331）輸出的直流電壓逆變為頻率為100kHz方波，此方波經過諧振頻率為100kHz的LC諧振電路（333）后成為100kHz的正弦波，施加給無磁腔體（1）中的電加熱膜（15）實現原子自旋陀螺儀的溫度控制。

2.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述單片機（31）采用16位單片機芯片MSP430F149。

3.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述DAC芯片（32）采用DAC7611、TPS54160芯片。

4.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述無磁腔體（1）用的電加熱膜（15）采用雙層雙絞線對繞方式，中心有通孔，用于光路的傳播。

5.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述無磁腔體（1）用的內導熱腔（14）采用高導熱氮化硼材料，中心均有通孔，用于光路的傳播。

6.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述無磁腔體（1）用的外保溫腔（16）采用納米多孔二氧化硅氣凝膠高效隔熱復合材料，中心均有通孔，用于光路的傳播。

7.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述無磁腔體（1）用的真空腔（17）采用光學玻璃材質，避免對激光和偏振態性能產生影響。

8.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述降壓型DC-DC電路（331）采用TPS54160芯片及其外圍電路組成，此電路的輸入為50V直流電壓，輸出為0-40V；TPS54160的輸出電壓由SS/TR引腳的電壓值控制，通過對電源輸出電壓比值為49:1的分壓反饋，可以實現當SS/TR引腳的電壓值為0-0.8V變化時，對應電源電路輸出為0-40V。

9.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述全橋電路（332）由振蕩頻率為100kHz的晶體振蕩電路、全橋驅動芯片、NMOS管及其外圍電路組成；全橋驅動芯片采用UBA2032，NMOS管采用IRF540；振蕩電路輸出的100kHz的振蕩信號輸入到全橋驅動芯片UBA2032的EXTDR引腳，UBA2032的輸入引腳在此頻率下驅動兩對NMOS管交替導通和關斷。

10.根據權利要求1所述的一種用于原子自旋陀螺儀的無磁電加熱系統，其特征在于：所述LC諧振電路（333）由無源晶體振蕩器、分頻器74HC4060組成，輸出100kHz的正弦波。