核磁共振陀螺是以原子核自旋磁矩的拉莫爾進(jìn)動(dòng)為角度參考基準(zhǔn),通過(guò)測(cè)量陀螺隨載體相對(duì)慣性空間轉(zhuǎn)動(dòng)引起拉莫爾進(jìn)動(dòng)頻率或相位觀測(cè)值的改變來(lái)獲取載體轉(zhuǎn)動(dòng)角速率或角位移。核磁共振陀螺信號(hào)處理及系統(tǒng)閉環(huán)控制方案通常有兩種,一種是基于頻率鎖定的磁共振閉環(huán)控制方法,另一種是基于相位控制的閉環(huán)控制方法。與頻率鎖定控制方案相比,相位控制方案具有更好的動(dòng)態(tài)特性和實(shí)時(shí)性,可以不用積分計(jì)算直接輸出陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)角位移信息,但對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)的相位誤差、閉環(huán)延遲等提出了更高的要求。本文主要對(duì)基于相位控制的核磁共振陀螺控制機(jī)理、相位誤差影響進(jìn)行理論和仿真分析,提出一種基于相位控制的核磁共振陀螺閉環(huán)控制方案,并通過(guò)了仿真驗(yàn)證。本文以工作介質(zhì)為87Rb-129Xe的核磁共振陀螺為例,首先從陀螺的惰性氣體原子核自旋進(jìn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程出發(fā),分析了橫向激勵(lì)磁場(chǎng)幅值和相位對(duì)惰性氣體原子宏觀磁矩拉莫爾進(jìn)動(dòng)的影響,分析討論了實(shí)現(xiàn)核自旋自激振蕩的條件,建立了原子核自旋宏觀磁矩進(jìn)動(dòng)仿真模型,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證�；谙辔豢刂茖�(shí)現(xiàn)了自旋進(jìn)動(dòng)的穩(wěn)態(tài)自激振蕩,陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)角位移信號(hào)的提取及解卷繞處理。理論分析與仿真結(jié)果表明,當(dāng)橫向激勵(lì)磁場(chǎng)相位保持與宏觀磁矩y向... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１諾格公司各階段的核磁共振陀螺樣機(jī)｜１２ｉ??

核磁共振陀螺原子核自旋進(jìn)動(dòng)和堿金屬磁強(qiáng)計(jì)仿真??；２０１５年通過(guò)控制方案優(yōu)化等措施，實(shí)現(xiàn)零偏穩(wěn)定性小于２?°／ｈ的原理樣機(jī)；上加強(qiáng)了系統(tǒng)集成，２０１６年最新研究成果表頭體積為５０?ｃｍ３，角度隨機(jī)游°／Ｖｈ，零偏穩(wěn)定性小于１?°／ｈ。??研制的原理樣機(jī)?實(shí)現(xiàn)地速敏感?提髙集成化和性能??

?２０１５?年?２０１６?年??圖１４北京自動(dòng)化設(shè)備研究所研制的核磁共振陀螺儀樣機(jī)??航天控制儀器研究所的王巍等提出了“一種基于寬譜激光泵浦的核磁共振陀螺儀”??方案［３２］，在該方案中，擬采用寬帶激光抽運(yùn)光源極化堿金屬原子以提高工作介質(zhì)極化率，??通過(guò)雙探測(cè)光路差分處理得到陀螺信號(hào)來(lái)抑制共模噪聲，設(shè)計(jì)了用于核磁共振陀螺的無(wú)??磁加熱裝置［３Ｗ５］和磁補(bǔ)償線圈［３６］，采用磁屏蔽結(jié)構(gòu)加磁補(bǔ)償線圈的方式來(lái)屏蔽干擾磁場(chǎng)??和補(bǔ)償剩余磁場(chǎng)。航天控制儀器研究所［３７＿３９］在原子氣室小型化方面實(shí)現(xiàn)了?１２９Ｘｅ弛豫時(shí)??間達(dá)２０ｓ的３?ｍｍ氣室；在無(wú)磁加熱方面，采用高度貼合的柔性加熱片，增加與氣室的??接觸面積，通過(guò)電纜往復(fù)布線的雙向電流設(shè)計(jì)使電加熱時(shí)產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)相互抵消，由??ｐＴ量級(jí)衰減到ｎＴ量級(jí)；在抽運(yùn)激光器頻率穩(wěn)定控制方面，分析了抽運(yùn)光頻率波動(dòng)對(duì)核??磁共振陀螺性能的影響，提出通過(guò)波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)抑制抽運(yùn)光頻率的波動(dòng)，有效降低陀螺??零偏穩(wěn)定性


本文編號(hào)：3280883