核磁共振陀螺儀作為新型陀螺儀的代表,自上個(gè)世紀(jì)七十年代起獲得了蓬勃發(fā)展。核磁共振陀螺儀不受機(jī)械阻尼的影響,具有高精度,便于小型化的特點(diǎn),是未來(lái)陀螺儀發(fā)展的重點(diǎn)方向。核磁共振陀螺儀的原理主要是依托原子拉莫爾進(jìn)動(dòng),把進(jìn)動(dòng)的原子自身看作一個(gè)轉(zhuǎn)子,通過(guò)法拉第旋光檢測(cè)得到原子的進(jìn)動(dòng)頻率,解算后最終得到當(dāng)前陀螺儀殼體的旋轉(zhuǎn)角速度。核磁共振陀螺儀可以分為以下幾個(gè)部分:充有堿金屬、惰性氣體和其他緩沖氣體的原子氣室、激光泵浦相關(guān)設(shè)備、射頻磁場(chǎng)發(fā)生裝置、光電檢測(cè)相關(guān)裝置等等。本文研究的主要工作為核磁共振陀螺儀磁場(chǎng)系統(tǒng)及其磁場(chǎng)生成裝置和磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)線圈。論文從工程實(shí)踐的角度論述了核磁共振陀螺儀閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式。核磁共振陀螺閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)主要針對(duì)的是工程實(shí)踐中需要解決的一系列測(cè)量和標(biāo)定問(wèn)題。由于系統(tǒng)對(duì)于空間剩磁的要求極高,這里通過(guò)比較兩種惰性氣體的拉莫爾進(jìn)動(dòng)頻率來(lái)對(duì)z軸方向上的磁場(chǎng)偏移量進(jìn)行補(bǔ)償,在x和y軸方向上則通過(guò)信號(hào)調(diào)理之后的直流分量來(lái)對(duì)二軸方向上的剩磁進(jìn)行補(bǔ)償。磁場(chǎng)生成設(shè)備主要是DDS（直接頻率發(fā)生器）芯片AD9852,通過(guò)MCU發(fā)出控制字,芯片產(chǎn)生頻率波形,后續(xù)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理和功率放大后,驅(qū)動(dòng)... 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

NorthropGrumman公司各個(gè)階段陀螺儀Fig.1-1NMRGofNorthropGrummanindifferentphase

圖 1- 2 普林斯頓大學(xué)核磁共振陀螺儀樣機(jī)Fig.1-2 NMRG protype of Princeton University.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究雖然起步較晚，但也有了階段性的成果，許多單位都參研究中來(lái)。其中較為突出的是北京航空航天大學(xué)和北京自動(dòng)化控制設(shè)備家單位。北京航空航天大學(xué)的房建成院士團(tuán)隊(duì)在 2008 就開(kāi)始了 SERF（換弛豫 spin exchange relaxation free）原子自旋陀螺儀的研制工作并在 20了原子自旋陀螺的原理樣機(jī)[16]。在 2016 年，基于 K-Rb-21Ne 的核磁共振經(jīng)能夠進(jìn)行雙軸的角速度測(cè)量[17]。與北京航空航天大學(xué)頗有淵源的北京制設(shè)備研究所在 2013 年完成了核磁共振陀螺儀的樣機(jī)試制，并于次年在的微型化制備上取得進(jìn)展，該單位于 2016 年完成了系統(tǒng)小型化樣機(jī)試制偏穩(wěn)定性低于 1o/h,隨機(jī)游走低于 0.2o/h[18]。

圖 1- 2 普林斯頓大學(xué)核磁共振陀螺儀樣機(jī)Fig.1-2 NMRG protype of Princeton University研究現(xiàn)狀相關(guān)研究雖然起步較晚，但也有了階段性的成果，許多來(lái)。其中較為突出的是北京航空航天大學(xué)和北京自動(dòng)化北京航空航天大學(xué)的房建成院士團(tuán)隊(duì)在 2008 就開(kāi)始了spin exchange relaxation free）原子自旋陀螺儀的研制工作旋陀螺的原理樣機(jī)[16]。在 2016 年，基于 K-Rb-21Ne 的行雙軸的角速度測(cè)量[17]。與北京航空航天大學(xué)頗有淵究所在 2013 年完成了核磁共振陀螺儀的樣機(jī)試制，并制備上取得進(jìn)展，該單位于 2016 年完成了系統(tǒng)小型化低于 1o/h,隨機(jī)游走低于 0.2o/h[18]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]核磁共振陀螺技術(shù)發(fā)展展望[J]. 萬(wàn)雙愛(ài),孫曉光,鄭辛,秦杰.  導(dǎo)航定位與授時(shí). 2017(01)
[2]核磁共振陀螺用高均勻磁場(chǎng)線圈設(shè)計(jì)方法[J]. 王春娥,秦杰.  導(dǎo)航定位與授時(shí). 2017(01)
[3]原子陀螺基本概念及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 嚴(yán)吉中,李攀,劉元正.  壓電與聲光. 2015(05)
[4]基于法拉第旋轉(zhuǎn)檢測(cè)的銣原子磁力儀研究[J]. 丁志超,李瑩穎,汪之國(guó),楊開(kāi)勇,袁杰.  中國(guó)激光. 2015(04)
[5]3D打印技術(shù)的發(fā)展及其軟件實(shí)現(xiàn)[J]. 史玉升,張李超,白宇,趙祖燁.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2015(02)
[6]核磁共振微陀螺的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 李攀,劉元正,王繼良.  微納電子技術(shù). 2012(12)
[7]脈沖磁場(chǎng)發(fā)生器中用Braunbeck線圈的分析[J]. 蔣春,米彥,姚陳果,李成祥,周龍翔,何彥諄.  高電壓技術(shù). 2012(05)
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博士論文
[1]基于核磁共振體系的若干量子算法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及多比特實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究[D]. 潘健.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[2]全光銫原子磁力儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 劉強(qiáng).哈爾濱工程大學(xué) 2012

碩士論文
[1]核磁共振陀螺儀的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 張大偉.華東師范大學(xué) 2016
[2]基于Ansoft Maxwell的計(jì)算電容的新型電補(bǔ)償電極的仿真研究[D]. 張艷麗.青島大學(xué) 2015
[3]磁屏蔽技術(shù)的仿真研究[D]. 周輝.湖南大學(xué) 2014
[4]基于三軸方形亥姆霍茲線圈的有源磁場(chǎng)標(biāo)定系統(tǒng)研究[D]. 劉漢闊.北京工業(yè)大學(xué) 2013
[5]原子干涉測(cè)量中DDS信號(hào)源的研制[D]. 張巧珍.華中科技大學(xué) 2012
[6]磁共振成像儀器相關(guān)研究[D]. 朱巖.華東師范大學(xué) 2012
[7]基于DDS技術(shù)信號(hào)發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 孫素平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3452502