陀螺仪中碱金属原子密度分布的测量及分析

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随着惯性导航系统的不断发展,对陀螺仪装置的高精度、小型化等方面逐渐有了更高标准的追求,在众多类型的陀螺仪中,原子自旋陀螺仪脱颖而出,成为惯性导航领域的一大研究热点。碱金属原子作为原子自旋陀螺仪原子源的组成部分,其数密度分布的测量是解决气室温度场控制这一关键技术难题的第一步,是计算、提高陀螺仪工作指标的重要参数。本文基于核磁共振陀螺仪原理样机,提出了一种拟合碱金属原子吸收光谱得到碱金属原子数密度的测量方案。不同于以往的光谱吸收法检测,该方案针对实际实验温度、气体压强等条件,对吸收谱拟合式进行了修正,从而提高了测量结果的准确度。测量结果与理论计算结果相吻合,两者偏差不超过20%。并以此进一步应用于校准气室内碱金属蒸气的实际温度值。同时,利用碱金属原子对远失谐探测光的吸收作用,提出了实时校准气室内温度、检测气室内特定位置碱金属原子数密度的方案,由此实现了陀螺仪气室内碱金属原子数密度分布的测量。编写有全套数据采集与处理的LabVIEW程序,实现自动化、程序化、条理化地检测与分析过程。最后对本文所提检测方案的应用,以及陀螺仪相关研究做了展望。
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