可移动三维主动减振系统及其在原子干涉重力仪上的应用

振动极大地影响着许多精密仪器的灵敏度和稳定性,对于冷原子干涉重力仪尤其如此.针对可移动的原子干涉仪建立了一套易于搬运的三维主动减振系统用来有效隔除地面的振动,从而提高可移动原子干涉仪的测量灵敏度,并能做到迅速部署迅速恢复工作.通过实施我们设计的综合反馈算法,本装置在三个维度的宽频带范围上实现了非常好的振动压制效果.本系统取得了对地面竖直方向振动3个数量级,对地面水平方向振动1个数量级的振动隔除效果.在原子干涉仪敏感的10 Hz以下频段,竖直方向的振动噪声被压制到了4.8×10^–9 m/s^2/Hz^1/2,水平方向的振动噪声被压制到了2.3×10^–7 m/s^2/Hz^1/2.振动噪声对干涉仪灵敏度的影响降至2μGal/Hz^1/2以下,比未放置减振系统的结果降低了2个数量级.

原子干涉技术在惯性领域中的应用

惯性技术因其强自主性、不依赖外界信号、适应全天候等特性在导航领域备受关注,为了提升惯性导航的精度,数十年来人们在如何提高惯性传感器性能方面进行了大量的攻关工作并研制出了多种基于不同原理的惯性传感器。得益于量子效应,原子传感器能在诸如时间、加速度、转动、磁场等领域提供比现有技术更高的测量灵敏度、精度和速度。通过研制基于原子干涉技术的高精度原子惯性器件,实现重力/重力梯度数据实时补偿匹配的量子导航将是新一代高精准军用惯性导航的首选。本文简要介绍了以物质波干涉为基础的原子干涉惯性器件的原理,回顾了以原子重力仪、原子干涉陀螺为主的技术发展历程及现状,并结合我国目前在该领域的发展态势,表达了对我国原子惯性设备实装应用的迫切性。

紧凑型冷原子重力仪和精密重力加速度测量

冷原子重力测量技术是一种基于中性冷原子干涉原理的重力测量技术,其使用全同原子系综作为质量块及重力信息存储器,使用"拉曼光尺"作为自由下落位移测量工具,可以实现优于激光干涉绝对重力仪的测量灵敏度和较好的测量准确度.自第一台实验室冷原子重力仪诞生以来,经过近30年的发展,原子干涉重力测量技术已经成为基础研究和计量学领域实施精确和准确的绝对重力测量的成熟方法之一.同时,随着近年来紧凑型冷原子重力仪的迅速发展,原子干涉重力测量技术已经走出实验室,进入地球物理、惯性导航、空间应用等动态测量应用领域,用于进一步补充和增强现有以经典设备为主的动态重力加速度测量技术.本文将重点介绍冷原子重力测量技术的发展路线、冷原子重力仪在动态测量应用中的最新进展及其所面临的技术挑战,并对冷原子重力测量未来的工程应用研究和基础理论研究进行展望.