一种SERF陀螺仪核自旋自补偿点存在条件判定方法

核自旋自补偿技术是无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺仪角速率测量的关键。但是,并不是所有条件下SERF系统自补偿点均存在。根据SERF陀螺仪动力学演化机理,通过数学极值法推导出核自旋自补偿点存在条件判定方法,即Δ值是否满足不小于0的条件,并分析了影响核自旋自补偿点存在的主要因素。通过延长核自旋弛豫时间及提高核自旋极化率不仅能实现自补偿点的存在条件,还能有效提升核自旋自补偿能力,为在有限条件下提高SERF陀螺性能提供了理论指导。实验测试了不同核自旋弛豫时间及极化率下系统自补偿点存在情况,结果与理论预期相符,验证了该判定方法的有效性。所提方法补充了核自旋自补偿成立条件,完善了核自旋自补偿理论体系,为实现高精度工程化SERF陀螺仪提供理论基础。

原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统

原子自旋陀螺仪以其超高的理论精度已经成为各国争相研究的新一代陀螺仪,具有极大的开发价值和应用潜力。高精度原子自旋陀螺仪是以高质量原子自旋SERF状态的保持作为前提的,为了实现此目标就必须通过核自旋磁场自补偿以避免外界磁场变化对原子自旋定轴性的扰动作用。而国内现有原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿方法大多依靠手动调节,精度不高且无法实时跟踪核自旋磁场自补偿点。因此,根据推导的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿动力学方程,进行了实时跟踪核自旋磁场自补偿点的仿真实验,在此基础上,基于美国NI公司的PXIe信号采集系统以及LabVIEW软件平台设计了自动跟踪磁场自补偿点的测试系统。最后结合试验平台进行了验证,结果表明所研制的原子自旋陀螺仪核自旋磁场自补偿系统可实时有效地跟踪核自旋磁场自补偿点,增强了原子自旋的SERF状态。