[發明專利]一種原子陀螺的精密光磁對準系統及方法

在審

• 申請號: 201711224015.6
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN109839125A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 秦杰;孫曉光;萬雙愛;劉建豐;田曉倩
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 李東斌

本發明涉及原子陀螺操技術領域，具體公開了一種原子陀螺的精密光磁對準系統及方法。一種原子陀螺的精密光磁對準系統，該系統包括檢測光源、驅動光源、三維線圈以及原子氣室，其中，原子氣室置于三維線圈的中央，檢測光源置于原子氣室一側的三維線圈外，光電探測器置于與檢測光源相對應的三維線圈另一側，使檢測光源照射通過原子氣室后可被光電探測器所接收；驅動光源置于與檢測光源相垂直的方向上，并使驅動光源產生的光速通過原子氣室。本發明所述的一種原子陀螺的精密光磁對準系統及方法，可以保證驅動光場與主磁場一直處于敬慕對準狀態，增強了原子陀螺內部原子系綜的操控精度，對提高原子陀螺精度以及各項性能指標提供了有力幫助。

技術領域

本發明屬于原子陀螺操控技術領域，具體涉及一種原子陀螺的精密光磁對準系統及方法。

背景技術

原子陀螺是目前可以達到導航級精度體積最小的陀螺儀，其高精度、對加速度不敏感、標度因數穩定以及小體積低功耗等特點，被視為下一代陀螺的發展方向。原子陀螺通過探測原子在驅動光場以及主磁場作用下對敏感軸輸入角速率的不同響應來達到測量角運動的目的。因此在原子陀螺中要求驅動光場坐標系與主磁場坐標系重合，由于驅動光場和主磁場不重合所造成的誤差直接影響到原子陀螺內部原子系綜的操控精度，并最終影響到陀螺精度，因此高精度的原子陀螺對驅動光場與主磁場的對準精度提出了更高的要求。但目前原子陀螺內部主要是依靠機械加工精度以及裝配工藝來保證光磁對準的精度，但在實際情況下，由于機械加工誤差導致線圈繞線圓心與陀螺軸心不同軸、發光元器件發光面加工誤差導致光場出射角度偏差、裝配工藝水平較低導致對準精度不高等原因制約了原子陀螺內部驅動光場與主磁場的對準精度，直接影響了原子陀螺內部原子系綜操控的精度，對陀螺性能產生了較大影響，制約了陀螺精度的進一步提高。需要一種能夠提高原子陀螺內部主磁場與驅動光場對準精度的方法，隔離掉此類因素的影響，保證原子系綜的操控精度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原子陀螺的精密光磁對準系統及方法，其可以提高原子陀螺內部驅動廣場與主磁場的對準精度，提高原子系

本發明的技術方案如下：一種原子陀螺的精密光磁對準系統，該系統包括檢測光源、驅動光源、三維線圈以及原子氣室，其中，原子氣室置于三維線圈的中央，檢測光源置于原子氣室一側的三維線圈外，光電探測器置于與檢測光源相對應的三維線圈另一側，使檢測光源照射通過原子氣室后可被光電探測器所接收；驅動光源置于與檢測光源相垂直的方向上，并使驅動光源產生的光速通過原子氣室。

所述的檢測光源及原子氣室之間的光路上放置有起偏器，其中，起偏器用于對檢測光源產生的檢測光進行起偏，使其成為線偏振純度較高的光速。

所述的原子氣室與光電探測器之間的光路上設有檢偏器，其中，檢偏器用于對已經起偏的檢測光進行檢偏。

所述的原子氣室內部充有敏感角速率的原子。

所述的三維線圈可產生主磁場和修正主磁場的其他兩個方向的磁場。

一種原子陀螺的精密光磁對準方法，該方法具體包括如下步驟：

步驟1、建立原子陀螺的精密光磁對準系統；

搭建原子陀螺的精密光磁對準系統，確保檢測光源與驅動光源發出的光場完全通過原子氣室；

步驟2、啟動原子陀螺的緊密光磁對準系統，并保證系統處于正常工作狀態；

步驟3、在沿驅動光源方向的三維線圈施加方波電壓信號，并利用光電探測器進行檢測，驗證光場與磁場的精密對準；

步驟4、調整三維線圈其他兩個方向的磁場大小及方向，直到光電探測器輸出信號為直流信號，完成光場與磁場精確對準。

所述的步驟3具體包括如下步驟：