得益于光物理領(lǐng)域的快速發(fā)展,高精度的磁場測量技術(shù)得到極大的發(fā)展,其被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、礦藏勘探、生物磁場測量、軍事監(jiān)測、磁共振成像等領(lǐng)域。銫原子激光光泵磁力作為一種高精度的磁場測量儀器,具有靈敏度高、頻率響應(yīng)快、采樣率高、功耗低等多種優(yōu)點(diǎn),成為當(dāng)今世界各國磁力儀領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。跟國外發(fā)達(dá)國家相比,我國對于光泵磁力儀的研究在一些技術(shù)指標(biāo)上仍有很大的差距,且暫無成熟的產(chǎn)品。因此研究高性能指標(biāo)的銫光泵磁力儀具有重要意義。本文首先介紹了跟蹤式激光光泵磁力儀的研究背景及其原理,闡述了該磁力儀電子學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想及整體設(shè)計(jì)方案。其次,針對電子學(xué)系統(tǒng)中的關(guān)鍵電路和信號處理中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)探討。最后,論文還分析了跟蹤式激光光泵磁力儀各功能模塊和整機(jī)性能的測試方法和測試結(jié)果。該款磁力儀的電子學(xué)系統(tǒng)主要由激光器控制回路、射頻場掃描控制回路、以及信號的檢測與處理幾個(gè)部分組成,其中關(guān)鍵部分為激光器溫度控制電路、基于FPGA的多路相干信號源、數(shù)字鎖相處理算法等。論文的主要研究工作也體現(xiàn)在這些方面,具體研究內(nèi)容為:1)設(shè)計(jì)并優(yōu)化了激光器溫度控制電路,實(shí)現(xiàn)了激光器波長的穩(wěn)定、提高了磁力儀靈敏度。溫度直接影響... 

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 磁測量的意義
    1.2 磁力儀研究現(xiàn)狀
    1.3 光泵磁力儀概述
    1.4 論文結(jié)構(gòu)安排
第二章 銫原子磁力儀工作原理
    2.1 銫原子磁力儀物理基礎(chǔ)
        2.1.1 銫原子的能級結(jié)構(gòu)
        2.1.2 光泵浦過程
        2.1.3 塞曼分裂和原子自旋進(jìn)動(dòng)
    2.2 跟蹤式銫原子激光磁力儀整體系統(tǒng)組成
第三章 高精度激光器溫度控制單元
    3.1 激光器波長控制單元的方案
    3.2 激光器溫度控制器單元整體方案
        3.2.1 電源控制電路
        3.2.2 溫度控制電路
        3.2.3 模擬PID參數(shù)優(yōu)化
    3.3 溫度控制電路的性能優(yōu)化
        3.4.1 核心元器件參數(shù)優(yōu)化
        3.4.2 電路板布局布線
第四章 基于FPGA的多路相干信號源
    4.1 DDS信號源的基本原理
    4.2 磁力儀對相干信號源技術(shù)指標(biāo)要求
    4.3 多路相干信號源總體方案
    4.4 多路相干信號源模塊設(shè)計(jì)
        4.4.1 單片機(jī)與FPGA的信息交互
        4.4.2 DDS波形輸出電路
        4.4.3 通道濾波器的設(shè)計(jì)
        4.4.4 通道放大電路
        4.4.5 相位精確調(diào)整模塊
第五章 數(shù)字鎖相的信號檢測算法
    5.1 信號的檢測與處理模塊方案
    5.2 數(shù)字鎖相技術(shù)的基本原理
    5.3 數(shù)字鎖相關(guān)鍵技術(shù)研究
第六章 測試與結(jié)果分析
    6.1 激光器溫度控制單元性能評估
        6.1.1 激光器溫度控制器性能評估方法
        6.1.2 目標(biāo)溫度變化分析法
        6.1.3 譜線平移分析法
    6.2 多路相干信號源性能測試
    6.3 跟蹤式銫原子激光磁力儀整體性能測試
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 工作總結(jié)
    7.2 展望
附錄
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MATLAB在地球物理專業(yè)《磁法勘探》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 馬歡,郭越,吳萍萍,賈建鵬.  教育教學(xué)論壇. 2019(21)
[2]一種基于CORDIC算法的改進(jìn)型DDS設(shè)計(jì)[J]. 黃瑋,崔喬冬,王堂勝,周彭宇,謝帥,杜濱媛.  通信電源技術(shù). 2019(04)
[3]注入鎖定VCSEL實(shí)現(xiàn)光信號無色散補(bǔ)償傳輸[J]. 孔慧君,李林福.  激光雜志. 2019(01)
[4]基于激光源的高準(zhǔn)確度He-Cs光泵磁力儀研究[J]. 石銘.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2019(01)
[5]原子磁力儀的空間應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 寇軍,康海霞,楊然,桑建芝,王學(xué)鋒.  導(dǎo)航與控制. 2018(06)
[6]半導(dǎo)體激光器的實(shí)驗(yàn)特性分析及識別[J]. 羅春霞,陳海英.  激光雜志. 2018(10)
[7]標(biāo)準(zhǔn)線圈法校準(zhǔn)磁力式磁強(qiáng)計(jì)的不確定度評定[J]. 梁國鼎.  輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2018(05)
[8]原子干涉磁力儀信號對比度研究與分析[J]. 張笑楠,魏宗康,盧向東,寇軍,任章.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[9]三軸高精度磁阻磁強(qiáng)計(jì)的設(shè)計(jì)[J]. 朱立超,羅志會,潘禮慶.  儀表技術(shù)與傳感器. 2018(07)
[10]基于FPGA的DDS實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)[J]. 劉文樂,尚明健.  科技風(fēng). 2018(01)

博士論文
[1]原子磁力儀的研究[D]. 李曙光.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]小型化銫光泵原子磁力儀研究[D]. 張斌.浙江大學(xué) 2015
[2]便攜式DDS信號源設(shè)計(jì)[D]. 舒小平.華中師范大學(xué) 2015
[3]激光光泵原子磁力儀的研究[D]. 耿毅.浙江大學(xué) 2014
[4]直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的雜散抑制研究[D]. 李輝祥.華中師范大學(xué) 2013
[5]500MSPS雙通道任意波形發(fā)生器數(shù)字電路設(shè)計(jì)[D]. 文曉琴.電子科技大學(xué) 2011
[6]1.25GSPS任意波形發(fā)生器模擬通道的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 彭輝.電子科技大學(xué) 2011
[7]基于磁通門的高精度數(shù)字磁探儀系統(tǒng)研究[D]. 李文通.華中師范大學(xué) 2011
[8]任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)[D]. 戢慧.華中師范大學(xué) 2011
[9]銫光泵譜燈激勵(lì)與弱磁檢測電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[D]. 司風(fēng)雷.武漢理工大學(xué) 2010
[10]基于DDS和FPGA技術(shù)的波形發(fā)生器的研究和設(shè)計(jì)[D]. 閆鑫.西安理工大學(xué) 2010



本文編號：3672114