[發(fā)明專利]一種便攜式無(wú)自旋交換弛豫原子陀螺儀結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811299014.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109186579B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 房建成;邢力;全偉;范文峰;姜麗偉;劉峰;張偉佳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/58
• 分類號(hào): G01C19/58
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;鄧治平

本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式無(wú)自旋交換弛豫原子陀螺儀結(jié)構(gòu)，包括堿金屬氣室固定座、無(wú)磁電加熱基座、磁場(chǎng)補(bǔ)償線圈骨架、磁屏蔽筒、檢測(cè)激光器基座、檢測(cè)光分束組件、抽運(yùn)激光器基座、抽運(yùn)光擴(kuò)束組件、抽運(yùn)光穩(wěn)光強(qiáng)組件、主結(jié)構(gòu)、定位工裝和支撐底座。堿金屬氣室固定座用于固定堿金屬氣室，無(wú)磁電加熱基座用于夾持烤箱。檢測(cè)光分束組件采用BS與格蘭棱鏡連體固定結(jié)構(gòu)。抽運(yùn)光擴(kuò)束組件內(nèi)嵌于主結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋中。抽運(yùn)光穩(wěn)光強(qiáng)組件采用PBS與液晶相位延遲器連體固定結(jié)構(gòu)。主結(jié)構(gòu)采用下沉式與懸掛式結(jié)合的分腔設(shè)計(jì)。支撐底座用于主結(jié)構(gòu)的固定，為陀螺提供安裝基準(zhǔn)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、對(duì)稱、體積小、重量輕，采用光學(xué)組件連體固定結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了光學(xué)性能穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種便攜式無(wú)自旋交換弛豫原子陀螺儀結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用部件下沉式固定與懸掛式固定結(jié)合的設(shè)計(jì)，具有穩(wěn)定、緊湊和對(duì)稱的特點(diǎn)，減小了陀螺的體積和重量，采用光學(xué)組件連體固定結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了光學(xué)性能的穩(wěn)定性。

背景技術(shù)

隨著量子技術(shù)的快速發(fā)展，利用量子傳感器探測(cè)角度率等也成為了支持未來(lái)長(zhǎng)航時(shí)、高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的新研究方向。目前，基于無(wú)自旋交換弛豫(Spin-Exchange-Relaxation-Free,SERF)原理的原子陀螺儀具有遠(yuǎn)高于現(xiàn)有測(cè)量手段的理論精度，并且可以實(shí)現(xiàn)小型化、集成化，備受國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。

目前研究的無(wú)自旋交換弛豫原子陀螺儀，一部分體積較大，體積較小的設(shè)計(jì)只采用了下沉式分腔結(jié)構(gòu)，雖隔離了抽運(yùn)光、檢測(cè)光等各部分之間的相互干擾，但是不利于小型化，并且結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，堿金屬氣室位于陀螺邊緣，不利于角速率測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用；此外，現(xiàn)有的SERF原子陀螺儀內(nèi)部沒(méi)有考慮走線槽的設(shè)計(jì)，導(dǎo)致信號(hào)線無(wú)法穩(wěn)定且整齊的固定，引入電學(xué)干擾；現(xiàn)有SERF原子陀螺儀中都采用分離式鏡架固定各部件，易造成光學(xué)特性不穩(wěn)定，并且不利于陀螺儀的小型化設(shè)計(jì)，增加拆裝的工作量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有SERF原子陀螺儀結(jié)構(gòu)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)對(duì)稱、緊湊的便攜式設(shè)計(jì)，部件鏡架連體固定，加強(qiáng)部件穩(wěn)定性且便于小型化組裝和調(diào)試，內(nèi)部走線槽合理設(shè)計(jì)，減小電學(xué)干擾。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下：一種便攜式無(wú)自旋交換弛豫原子陀螺儀結(jié)構(gòu)，包括堿金屬氣室固定座、無(wú)磁電加熱基座、磁場(chǎng)補(bǔ)償線圈骨架、磁屏蔽筒、檢測(cè)激光器基座、檢測(cè)光分束組件、抽運(yùn)激光器基座、抽運(yùn)光擴(kuò)束組件、抽運(yùn)光穩(wěn)光強(qiáng)組件、定位工裝、主結(jié)構(gòu)和支撐底座。堿金屬氣室固定座用于夾持裝有堿金屬的球形玻璃氣室，無(wú)磁電加熱基座用于夾持堿金屬氣室固定座，并用于粘貼加熱膜，磁場(chǎng)補(bǔ)償線圈骨架為無(wú)磁電加熱基座提供安裝基準(zhǔn)，并通過(guò)無(wú)磁材料螺釘緊固，然后經(jīng)過(guò)軸孔配合實(shí)現(xiàn)與主結(jié)構(gòu)抽運(yùn)光通光孔的同軸定位。磁屏蔽筒組件為四層屏蔽結(jié)構(gòu)，有效提高陀螺儀的磁屏蔽效果，每層屏蔽筒之間通過(guò)塑料支撐環(huán)實(shí)現(xiàn)定位，并最終通過(guò)消磁桿及定位工裝實(shí)現(xiàn)整體的位置固定。檢測(cè)激光器基座用于固定檢測(cè)激光管，并用螺釘懸掛緊固在主結(jié)構(gòu)上，為陀螺提供穩(wěn)定的檢測(cè)光光源。檢測(cè)光分束組件通過(guò)連體式鏡架將BS與格蘭棱鏡連體固定，并利用螺釘緊固在主結(jié)構(gòu)上，檢測(cè)光被BS分為兩束，一束作為第一路檢測(cè)光通過(guò)格蘭棱鏡起偏后進(jìn)入磁屏蔽筒組件，另一束作為第二路檢測(cè)光反射到主結(jié)構(gòu)底部，通過(guò)反射鏡后再次進(jìn)入磁屏蔽筒組件。抽運(yùn)激光器基座用于固定抽運(yùn)光激光管，組件通過(guò)定位孔與螺釘實(shí)現(xiàn)在主結(jié)構(gòu)上的懸掛固定，為陀螺提供穩(wěn)定的抽運(yùn)光光源。抽運(yùn)光擴(kuò)束組件通過(guò)螺釘與通孔固定并鑲嵌于主結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋中，節(jié)省空間并提高抽運(yùn)光擴(kuò)束組件穩(wěn)定性。抽運(yùn)光穩(wěn)光強(qiáng)組件采用連體式鏡架固定，抽運(yùn)光被PBS分為兩束，其中一束用于光強(qiáng)穩(wěn)定，另一束折入主結(jié)構(gòu)底部用于抽運(yùn)光飽和吸收穩(wěn)頻。主結(jié)構(gòu)為陀螺儀各部件提供安裝基準(zhǔn)，各部件通過(guò)主結(jié)構(gòu)上的定位孔定位，并利用螺釘緊固，支撐底座為整個(gè)裝置提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)。

所述主結(jié)構(gòu)采用下沉式與懸掛式結(jié)合的分腔設(shè)計(jì)，將抽運(yùn)光路部件、檢測(cè)光路部件、電學(xué)插頭隔離開(kāi)，避免了各個(gè)部件之間的相互干擾，并通過(guò)定位孔將各部件定位，利用螺釘將各部件緊固在主結(jié)構(gòu)上。