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光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度

许国伟,  张燚,  江奇渊,  汪之国,  夏涛,  杨开勇

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许国伟, 张燚, 江奇渊, 汪之国, 夏涛, 杨开勇. 光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
引用本文: 许国伟, 张燚, 江奇渊, 汪之国, 夏涛, 杨开勇. 光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
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Xu Guowei, Zhang Yi, Jiang Qiyuan, Wang Zhiguo, Xia Tao, Yang Kaiyong. Temperature control of vapor cell based on the light absorption of nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
Citation: Xu Guowei, Zhang Yi, Jiang Qiyuan, Wang Zhiguo, Xia Tao, Yang Kaiyong. Temperature control of vapor cell based on the light absorption of nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(S1): 15-20. doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
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光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度

doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
  • 1.

    国防科技大学 前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073

基金项目: 

国家自然科学基金（2018JJ608，61701515）;湖南省自然科学基金（61671458）;国防科技大学科研项目（ZK170204）

详细信息
    作者简介:

    许国伟(1993-),男,硕士生,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:1079928134@qq.com

    通讯作者: 汪之国(1982-),男,副教授,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:maxborn@nudt.edu.cn;张燚(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:abnormal_zy@163.com; 汪之国(1982-),男,副教授,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:maxborn@nudt.edu.cn;张燚(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:abnormal_zy@163.com

  • 中图分类号: O439

Temperature control of vapor cell based on the light absorption of nuclear magnetic resonance gyroscope

  • 1.

    College of Advanced Interdisciplinary Studies,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

  • 摘要: 核磁共振陀螺系统中原子气室的温度稳定性对陀螺的性能有着十分重要的影响。介绍了一种利用核磁共振陀螺探测光透过气室的光强来控制原子气室温度的方法。首先，从理论上解释了核磁共振陀螺测试过程中发现的探测光透过光强与原子气室温度的负相关关系；进一步通过具体实验得到了探测光透过光强与原子气室内温度的拟合关系曲线。在此基础上，设计出利用探测光透过光强来反馈控制温度的LabView程序，实现原子气室温度的稳定控制。最后，通过实验验证了这种方法具有较好的控温效果（1 h内温度漂移约为0.02℃），同时还具有精确反映气室内温度、测温及时等优势。
    Abstract: The temperature stability of the vapor cell plays an important role in improving the performance of the nuclear magnetic resonance gyroscope. It's meaningful to explore an approach for temperature stabilization of the vapor cell based on the light intensity of nuclear magnetic resonance gyroscope's probe laser. The negative correlation between the light intensity of the probe laser and the temperature of the vapor cell was analyzed theoretically. Then the concrete corresponding fitting curve about temperature and the light intensity was obtained experimentally. Furthermore, a LabView program for the feedback control of the temperature was designed, which achieved the temperature stabilization of the vapor cell. Finally, the experimental results validated the proposed approach in stabilizing the temperature of the vapor cell, which had advantages of high sensitivity and accuracy. The achieved long-term temperature drift is within 0.02℃/h.
  • [1] Cheng Xianghong, Chen Hongmei, Zhou Yuqing, et al. Review of nuclear-magnetic resonance gyroscopes[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2006, 14(6):86-90. (in Chinese)程向红, 陈红梅, 周雨青, 等. 核磁共振陀螺仪分析及发展方向[J]. 中国惯性技术学报, 2006, 14(6):86-90.
    [2] Qin Jie, Wang Shilin, Guo Puze, et al. Advances in nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Navigation Positioning Timing, 2014, 1(2):64-70. (in Chinese)秦杰, 汪世林, 高溥泽, 等. 核磁共振陀螺技术研究进展[J]. 导航定位与授时, 2014, 1(2):64-70.
    [3] Wan Shuang'ai, Sun Xiaoguang, Zheng Xin, et al. Prospective development of nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Navigation Positioning Timing, 2017, 14(2):7-13. (in Chinese)万双爱, 孙晓光, 郑欣, 等. 核磁共振陀螺技术发展展望[J]. 导航定位与授时, 2017, 14(2):7-13.
    [4] Kornack T W, Ghosh R K, Romalis M V. Nuclear spin gyroscope based on an atomic comagnetometer[J]. Physical Review Letters, 2005, 95(23):23-31.
    [5] Salleras M, Eklund E J, Prikhodko I P. Predictive thermal model for indirect temperature measurement inside atomic cell of nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Transducers, 2009, 7:304-307.
    [6] Eklund E J. Micro gyroscope based on spin-polarized nuclei[D]. US:University of California, 2008:11-40.
    [7] Song Junling, Hong Yanji, Wang Guangyu, et al. Measurement of supersonic flow parameters using laser absorption spectroscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(11):3510-3515. (in Chinese)宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 等. 基于激光吸收光谱技术的超声速气流参数测量[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(11):3510-3515.
    [8] Walker T G, Larsen M S. Spin-exchange pumped NMR gyros[J]. Advances in Atomic Molecular Optical Physics, 2016, 65:373-401.
    [9] Yi Xin, Wang Zhiguo, Xia Tao, et al. Research on temperature field in the vapor cell of nuclear magnetic resonance gyroscope[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6):671-677. (in Chinese)易鑫, 汪之国, 夏涛, 等. 核磁共振陀螺中原子气室温度场的研究[J]. 中国光学, 2016, 9(6):671-677.
    [10] Zhong Hong, Tao Wei, Zhao Hui, et al. Measurement of magnetic bead concentration based on laser transmission method[J]. Optics and Precision Engineering, 2017, 25(2):297-303. (in Chinese)钟虹, 陶卫, 赵辉, 等. 激光透射法磁珠浓度测量系统[J]. 光学精密工程, 2017, 25(2):297-303.
    [11] Li Zhe, Zhang Zhirong, Sun Pengshuai, et al. Multi-point full range monitoring of methane based TDLAS technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(9):0917009. (in Chinese)李哲, 张志荣, 孙鹏帅, 等. 利用TDLAS技术的多点甲烷气体全量程监测[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(9):0917009.
    [12] Donley E A. Nuclear magnetic resonance gyroscopes[C]//Sensors, IEEE, 2010, 4(1):17-22.
  • [1] 潘聪, 叶宇, 顾伯忠, 帅雨林.  2.5 m大视场高分辨率望远镜消光筒温度控制 . 红外与激光工程, 2023, 52(9): 20230024-1-20230024-8. doi: 10.3788/IRLA20230024
    [2] 姜炎坤, 朴亨, 王鹏, 李恒宽, 李峥, 王彪, 白晖峰, 陈晨.  采用线性自抗扰技术的高精度温度控制系统研制 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20210813-1-20210813-6. doi: 10.3788/IRLA20210813
    [3] 杨涛, 李武森, 陈文建.  新型小功率半导体激光器驱动及温控电路设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210764-1-20210764-8. doi: 10.3788/IRLA20210764
    [4] 韩天, 张雨霖, 缪存孝, 刘建丰, 薛帅.  VCSEL激光器抗干扰温度控制 . 红外与激光工程, 2020, 49(7): 20190461-1-20190461-10. doi: 10.3788/IRLA20190461
    [5] 赵洪常, 展翔, 江奇渊, 汪之国, 罗晖.  核磁共振陀螺反馈环路中滤波器的影响研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205008-0205008. doi: 10.3788/IRLA202049.0205008
    [6] 穆叶, 胡天立, 陈晨, 宫鹤, 李士军.  采用模拟PID控制的DFB激光器温度控制系统研制 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 405001-0405001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0405001
    [7] 黄婷, 缪存孝, 万双爱, 田晓倩, 李瑞, 叶建川.  基于LabVIEW的Xe核自旋横向弛豫时间自动测试系统 . 红外与激光工程, 2019, 48(10): 1013005-1013005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1013005
    [8] 王明才, 汪之国, 杨开勇, 陈运达.  泵浦光椭圆度对铷原子极化率的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 917001-0917001(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0917001
    [9] 王婧, 周斌权, 吴文峰, 陈琳琳, 赵兴华, 梁晓阳, 刘刚.  基于自动消偏的原子陀螺微弱光信号检测方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 817004-0817004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0817004
    [10] 刘保麟, 张鹏, 孙付仲, 张庆春, 卢礼华.  大口径倍频晶体高精度温控装置的研制 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 420001-0420001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0420001
    [11] 郭倩, 蓝天, 朱祺, 倪国强.  室内可见光通信APD 探测电路的设计与实现 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 731-735.
    [12] 胡晓冬, 徐元飞, 姚建华, 于成松.  大功率半导体直接输出激光加工系统开发 . 红外与激光工程, 2015, 44(7): 1996-2001.
    [13] 柳鸣, 李丹妮, 张国玉, 孙向阳, 赵昭, 段洁.  红外瞄具温度应力可靠性检测系统研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2938-2943.
    [14] 李江澜, 石云波, 赵鹏飞, 高文宏, 陈海洋, 杜彬彬.  TEC 的高精度半导体激光器温控设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1745-1749.
    [15] 张佩杰, 宋克非.  极光成像仪滤光片高精度温度控制系统设计 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 177-182.
    [16] 戴俊珂, 姜海明, 钟奇润, 谢康, 曹文峰.  基于自整定模糊PID算法的LD温度控制系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3287-3291.
    [17] 赵洪常, 肖光宗, 汪之国, 张斌.  采用BP神经网络的四频激光陀螺零偏的光强补偿方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 355-360.
    [18] 褚俊, 李顶根, 罗锋, 刘明勇.  激光三角法位移测量中光强度的模糊自适应控制 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1458-1462.
    [19] 李立京, 杨慧, 马迎建, 杨明伟, 张春熹.  高精度温控脉宽调制工作方式与频谱问题研究 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1588-1592.
    [20] 张亦男, 谈宜东, 张书练.  用于全内腔微片激光器稳频的温度控制系统 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 101-106.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-12-12
  • 修回日期:  2019-01-14
  • 刊出日期:  2019-04-25

光吸收法控制核磁共振陀螺原子气室温度

doi: 10.3788/IRLA201948.S106003
  • 1. 国防科技大学 前沿交叉学科学院,湖南 长沙 410073
    • 作者简介:

    许国伟(1993-),男,硕士生,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:1079928134@qq.com

    通讯作者: 汪之国(1982-),男,副教授,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:maxborn@nudt.edu.cn;张燚(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:abnormal_zy@163.com; 汪之国(1982-),男,副教授,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:maxborn@nudt.edu.cn;张燚(1987-),男,助理研究员,博士,主要从事核磁共振陀螺方面的研究。Email:abnormal_zy@163.com
  • 收稿日期: 2018-12-12
  • 修回日期: 2019-01-14
  • 刊出日期: 2019-04-25
基金项目:

国家自然科学基金（2018JJ608，61701515）;湖南省自然科学基金（61671458）;国防科技大学科研项目（ZK170204）

  • 中图分类号: O439

摘要: 核磁共振陀螺系统中原子气室的温度稳定性对陀螺的性能有着十分重要的影响。介绍了一种利用核磁共振陀螺探测光透过气室的光强来控制原子气室温度的方法。首先，从理论上解释了核磁共振陀螺测试过程中发现的探测光透过光强与原子气室温度的负相关关系；进一步通过具体实验得到了探测光透过光强与原子气室内温度的拟合关系曲线。在此基础上，设计出利用探测光透过光强来反馈控制温度的LabView程序，实现原子气室温度的稳定控制。最后，通过实验验证了这种方法具有较好的控温效果（1 h内温度漂移约为0.02℃），同时还具有精确反映气室内温度、测温及时等优势。

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