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用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯激励源装置，主要由光谱灯、射频振荡电路、温控与温度补偿电路、工作状态与恒流控制器、射频耦合线与激励线圈等组成。该激励源通过射频耦合线连接的铯光谱灯，高性能射频振荡电路通过工作状态与恒流控制，使其具有自动稳定铯光谱灯激励功率的功能并减小了附加磁场的影响，温控与温度补偿电路使铯光谱灯温度恒定。本装置能够精确反应光谱灯的工作状态，是一种具有自动稳定光谱灯激励功率功能的功耗低、温度恒定的铯光谱灯激励源装置。
【专利说明】用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及射频激励源电路，具体涉及一种用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源装置。

【背景技术】
[0002]铯光泵弱磁检测系统是一种以铯元素原子的能级结构为基础，利用原子的塞曼效应来实现对磁场的精确测量。通过光抽运效应和光磁共振原理研制的微弱磁场测量仪器。这种弱磁检测仪器在国内尚无成熟产品，目前尚处于研发阶段。铯光谱灯产生光谱并照射在工作物质的样品上，使样品的原子产生光学取向(或极化)。当样品原子能级之间的跃迁频率等于激励源的频率时，样品会产生共振吸收，这个共振频率是与外加磁场成正比的，通过测量共振频率就可实现对磁场的测量。铯光谱灯中的铯样品需要在90摄氏度左右才能变成气化状态，在射频源激励下，为了能够在吸收室形成光泵效应，需要温控与温度补偿电路和具有光电检测和恒流控制的射频振荡器使得铯光谱灯的光强稳定，才有更好的光抽运和光磁共振效果。铯光谱灯为铯原子跃迁提供抽运光源，其输出光强的稳定性对铯原子频标性能指标有直接的影响对于铯光谱灯来说，激励电路工作的稳定与否是决定铯光谱灯的光强稳定性的重要因素，因此研究激励源具有重要的意义。


【发明内容】

[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱源置的射频激励源装置，以提高铯光谱灯的光强稳定性。
[0004]本实用新型解决其技术问题的技术方案是:主要由光谱灯、温控与温度补偿电路、恒流控制器、射频振荡电路、射频耦合线与激励线圈组成，通过温度控制和反馈使铯光谱灯的温度恒定，达到光抽运和光磁共振的最佳效果，光电检测反馈控制电路与恒流控制器相连，控制振荡电路的电流，提高电路的稳定性，使铯光谱灯的光强达到稳定状态。
[0005]所述射频振荡器的振荡线圈通过射频耦合线连接至光谱灯，其环绕在铯泡四周激励铯光谱灯，通过光电检测反馈对振荡器恒流控制，提高激励电路的稳定性。达到稳定铯光谱灯光强的目的，并减少对铯光谱灯的磁效应的影响。
[0006]所述温控和温度补偿是采用数字温度传感器通过单片机实现温度的闭环控制，提高了温控精度，使得铯光谱灯的温度恒定。
[0007]所述加热器可以采用由无磁性加热材料按照双线并绕的方式构成，以抵消正弦波失真所产生的直流分量在相邻加热导电线所产生的附加磁场。
[0008]所述正弦信号发生器是采用DDS设计，通过DA将转化为正弦信号输出，正弦加热信号源减少了直流加热的附加磁效应。
[0009]本实用新型与现有技术相比，主要有以下的优点:
[0010]1.该射频激励源实现了和吸收室的级联，成功地应用到了铯光泵磁力仪原理样机中，实现了光泵磁力检测装置对地磁场的测量。
[0011]2.射频振荡线圈通过射频耦合线与光谱灯连接，与通过未采取该措施的射频激励光谱灯电路相比较，明显减小了射频振荡电路的直流供电回路附加磁场的影响。
[0012]3.光电检测与温度反馈电路提高了射频激励源的稳定度，当环境温度变化时，铯光谱灯的温度稳定在85摄氏度。通过光电检测器和工作状态与恒流控制器，射频激励源的电流稳定在190mA。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1是用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯激励源装置总体框图。
[0014]图2是恒流控制器工作原理框图。
[0015]图3温控和温度补偿框图。

【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步的说明。
[0017]本实用新型涉及一种用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯激励源，其通过温控与温度补偿电路使得铯光谱灯温度恒定，达到光抽运和光磁共振的效果，具有光电检测反馈电路和恒流控制功能的射频振荡器通过射频耦合线与铯光谱灯连接，使得铯光谱灯光强稳定和附加磁场影响减小。其结构如图1所示，主要由铯光谱灯、射频振荡电路、温控与温度补偿电路、光电检测器、工作状态与恒流控制器和加热线圈组成，光电检测器、工作状态与恒流控制器、射频振荡电路以电信号相连，射频振荡电路的输出端通过射频耦合线与铯光谱灯连接，温控与温度补偿电路与铯光谱灯以电信号相连。
[0018]所述射频振荡器是用射频场效应管，具有输入阻抗高，易匹配的特点，合理选择反馈系数，保证振荡电路具有较大的输出激励功率且波形失真小。
[0019]为了减少射频振荡器供电直流回路附加磁效应对光泵磁力检测装置的影响。回路线圈通过射频线激励铯光谱灯，减少了直流磁效应对光泵磁力检测装置的影响。
[0020]如图2所示，通过光电检测电路检测光谱灯的光强，并将该信号连接至射频场效应管直流偏置电路，构成铯光谱灯射频激励强度负反馈电路，达到恒流控制射频激励源的目的。提高了激励源的稳定性，使得铯光谱灯光强稳定。
[0021]温控和温度补偿电路如图3所示，通过单片机检测铯光谱灯的温度进而控制程控放大器的增益来产生对应的DDS信号源的幅度，使得铯光谱灯温度保持恒定。
[0022]加热线圈是采用无磁性加热材料按照双线并绕的方式绕制成的线圈，当线圈通电时，相邻导线之间产生的磁场会被相互抵消，降低了附加磁场的影响。
[0023]本实用新型提供的用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯激励源装置，其工作过程是:光电检测器检测铯光谱灯的光强，通过恒流控制器的反馈控制电路控制振荡器的稳定度，使得与振荡器通过射频耦合线连接的铯光谱灯稳定。检测铯光谱灯的温度，通过温控和补偿调节铯光谱灯的温度，使得铯光谱灯温度恒定，自动稳定铯光谱灯激励功率的功能并减小了附加磁场的影响。
【权利要求】
1.一种用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源，其特征是由铯光谱灯、射频振荡电路、温控与温度补偿电路、光电检测器、工作状态与恒流控制器和加热线圈组成，光电检测器、工作状态与恒流控制器、射频振荡电路以电信号相连，射频振荡电路的输出端通过射频耦合线与铯光谱灯连接，温控与温度补偿电路与铯光谱灯以电信号相连。
2.根据权利要求1所述的用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源，其特征是所述射频振荡电路提供射频功率信号，通过光电检测反馈对振荡器恒流控制。
3.根据权利要求1所述的用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源，其特征是所述射频振荡电路的回路线圈通过射频线激励铯光谱灯。
4.根据权利要求1所述的用于光泵磁力检测装置的改进型铯光谱灯射频激励源，其特征是所述温控与温度补偿电路提供铯光谱灯恒定的温度环境。
【文档编号】G01R33/26GK203858350SQ201320736782
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】陈永泰, 程龙, 陈亮, 黄杨, 臧滨, 彭俊杰, 张静, 唐静 申请人:武汉理工大学