[實用新型]一種無磁加熱溫度控制系統

有效

• 申請號: 201320699034.5
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN203643870U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: 黃宗軍;黃強;吳國龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D23/24
• 分類號: G05D23/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種無磁加熱溫度控制系統，具體涉及一種用于原子磁力儀系統中利用激光加熱原子氣室的無磁加熱溫度控制系統。

背景技術

原子氣室溫度控制系統是原子磁力儀的重要組成部分，在原子磁力儀系統中通常需要對原子氣室進行加熱，加熱的主要目的是提高原子數密度進而提高原子磁力儀系統的靈敏度。

目前幾種主要的加熱方式為：電加熱（包括交流電加熱和間斷電加熱），熱氣流加熱和光加熱。交流電加熱會引進磁噪聲，間斷電加熱溫度穩定性差且會產生溫度梯度，熱氣流加熱速度慢、氣流波動會影響光路且系統較復雜，這三種方法或嚴重影響原子磁力儀系統的靈敏度，或增加了整套設備的復雜程度。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于在原子磁力儀系統中實現對原子氣室的恒溫加熱，溫度穩定性高，還避免了磁噪聲的引入，保證了原子磁力儀系統的靈敏度的利用激光加熱原子氣室的無磁加熱溫度控制系統。

本實用新型的目的是這樣實現的：

無磁加熱溫度控制系統，包括激光器、1×4光分路器、原子加熱室和溫度控制器，所述的激光器和1×4光分路器通過尾纖連接；1×4光分路器和原子加熱室通過尾纖連接；溫度控制器和激光器通過單芯屏蔽信號線連接。

激光器為半導體激光器，波長為850nm，最大光功率為3W，并帶有尾纖輸出，最大出纖光功率為2W。

1×4光分路器的分光比為25:25:25:25，即尾纖中的四束輸出光光功率相等。

尾纖的纖徑均為105μm。

原子加熱室為圓柱體軸向空心通透結構，外徑為56mm，內徑為36mm，長度為50mm，原子加熱室由無磁材料碳化硅制作成，最大剩磁≤5pT。

原子加熱室置于保溫層的中心位置，保溫層為長方體軸向空心通透結構，由聚苯乙烯泡沫塑料制作成。

原子氣室為圓柱體，置于原子加熱室的中心位置，保溫層、原子加熱室和原子氣室的中心點均位于同一條直線上。

尾纖穿過保溫層和原子加熱室，固定在原子加熱室側壁的中間位置，四條尾纖相鄰成90°環繞原子氣室。

原子加熱室采用三線制的無磁鉑電阻作為無磁溫度傳感器，置于原子氣室的正下方，無磁鉑電阻通過高溫點焊的方式焊接，最大剩磁≤5pT。

溫度控制器采用神經網絡人工智能PID控制激光器的輸出功率，從而達到控制原子氣室溫度的目的，其溫度精度達到0.5℃。

本實用新型的有益效果是：原子加熱室采用耐高溫無磁材料碳化硅制成，自身不產生干擾磁場，最大剩磁優于5pT；激光器、溫度控制器等能夠產生干擾磁場的電氣部分與原子加熱室存在足夠的跨度，避免了對原子氣室工作區域產生磁場干擾；采用激光加熱方式加熱，同樣避免引入磁噪聲的影響，而且加熱速度快；采用神經網絡人工智能PID作為溫度控制器控制加熱溫度，溫度穩定性好；使用三線制的無磁鉑電阻作為溫度傳感器，保證了測量溫度的準確度，同時也避免了磁噪聲的干擾。

附圖說明

圖1是本實用新型的總體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步描述。

一種無磁加熱溫度控制系統，包括激光器1、1×4光分路器3、原子加熱室6和溫度控制器8。激光器1為半導體激光器，波長為850nm，最大光功率為3W，并帶有尾纖2輸出，最大出纖光功率為2W。激光器1發出的主光束激光通過尾纖2進入1×4光分路器3，1×4光分路器3的分光比為25:25:25:25，即尾纖4中的四束次光束激光光功率相等。尾纖4穿過保溫層5和原子加熱室6，固定在原子加熱室6側壁的中間位置，四條尾纖相鄰成90°環繞原子氣室10進行加熱，保證有效工作區域內溫度梯度最小。原子加熱室6為圓柱體軸向空心通透結構，外徑為56mm，內徑為36mm，長度為50mm，由無磁材料碳化硅制作成。原子加熱室6置于保溫層5的中心位置，保溫層5為長方體軸向空心通透結構，由熱導系數低的聚苯乙烯泡沫塑料制作成。原子氣室10為圓柱體，并置于原子加熱室6的中心位置。保溫層5、原子加熱室6和原子氣室10的中心點均位于同一條直線上。原子加熱室6中采用無磁鉑電阻11作為無磁溫度傳感器，置于原子氣室10的正下方。無磁鉑電阻11通過高溫點焊的方式焊接，最大剩磁優于5pT。溫度控制器8通過導線7接收無磁鉑電阻11采集到的溫度并采用神經網絡人工智能PID通過單芯屏蔽信號線9調節激光器1的輸出功率，從而達到控制原子氣室10溫度的目的，其控溫精度達到0.5℃。