【摘要】：陀螺儀自問世以來經(jīng)歷了巨大的發(fā)展,取得了廣泛的應用。從航空航天到機器人、相機等消費類電子產(chǎn)品都能看到它的身影。目前陀螺儀對精度上的需求可以通過現(xiàn)有的技術得到解決,但對小型化的渴望在各個級別的陀螺都是普遍存在的,小型化是目前陀螺儀的發(fā)展趨勢之一。NV陀螺具有先天體積小的優(yōu)點,借助于磁共振的脈沖技術,可以有效地抑制低頻噪聲(磁場、溫度波動),正吸引著越來越多人的興趣。目前關于NV陀螺儀的方案主要有兩種：eNVG和nNVG,其中eNVG存在著對磁場穩(wěn)定性要求高的困難,nNVG需要強的驅動場來極化氮核自旋,存在著初始化較困難的問題。在這里我們提出了一種基于Ahronov-Anandan(A-A)幾何相的陀螺儀方案,該方案通過在NV色心上將旋轉過的角度以A-A幾何相的形式讀出,從而提取角速率。由于采用了動力學解耦的技術,不僅可以延長相干時間,同時可以有效地對抗低頻噪聲。解決了eNVG對磁場穩(wěn)定性要求高、nNVG初始化較困難的問題,該陀螺儀具有量程大、啟動時間快的特點,在靈敏度為0.2deg/s/(?)Hz的情況下,量程可以達到±6.69×106deg/s,啟動時間在微秒量級。本文分為三部分,第一部分簡單介紹了常見的陀螺儀以及NV陀螺的研究現(xiàn)狀,第二部分介紹了基于A-A phase陀螺儀的理論方案以及相關性能的評估,并提出了可能性的改進,第三部分對全文做了簡單總結及展望。
[Abstract]:Gyroscope has experienced great development and has been widely used since it came out. Consumer electronics, from aerospace to robots and cameras, can see it. At present, the gyroscope's demand for precision can be solved by existing technology, but the desire for miniaturization is common in all levels of gyroscope. Miniaturization is one of the development trends of gyroscopes at present. NV gyroscopes have the advantage of small size. With the help of magnetic resonance pulse technology, low frequency noise (magnetic field, temperature fluctuation) can be effectively suppressed, which is attracting more and more people's interest. There are two main schemes for NV gyroscopes: eNVG and nNVG, in which eNVG requires high stability of magnetic field and nNVG requires a strong driving field to polarize the spin of the nitrogen nucleus which is difficult to initialize. Here we propose a gyroscope scheme based on Ahronov-Anandan (A-A) geometric phase, in which angular rate is extracted by reading the rotated angle in the NV color center in the form of A-A geometric phase. Because of the dynamic decoupling technique, the coherent time can be prolonged and the low frequency noise can be effectively counteracted. It solves the problem that eNVG requires high stability of magnetic field, and it is difficult to initialize nNVG. The gyroscope has the characteristics of large measurement range and fast start-up time. When the sensitivity is 0.2deg/s/ (?) Hz, the range can reach 鹵6.69 脳 10 ~ (6) degg / s. Startup time is in the order of microsecond. This paper is divided into three parts. The first part briefly introduces the research status of common gyroscopes and NV gyroscopes, the second part introduces the theoretical scheme based on A-A phase gyroscopes and the evaluation of related performance, and puts forward the possibility of improvement. The third part makes a brief summary and prospect of the full text.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TN96

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本文編號：2369104