四峰跟踪自主全向适应CPT原子磁力仪

作     者：王学锋 邓意成 卢向东 徐强锋 刘崇泰 

作者机构：北京航天控制仪器研究所 中国航天科技集团有限公司量子工程研究中心 

出 版 物：《中国科学:物理学 力学 天文学》 (Scientia Sinica(Physica,Mechanica & Astronomica))

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主　　题：原子磁力仪 相干布居囚禁 磁场 全向测量 

摘      要：卫星上测量地球磁场要求高精度的原子磁力仪具有全向测量能力,多数的单探头原子磁力仪不具备这一能力, CPT原子磁力仪理论上具有全向测量能力,但目前仍需要外部磁场方向参考,不能自主实现磁场的全向测量.本文提出了一种CPT原子磁力仪的分时扫描四峰双闭环控制方法,通过循环扫描+2,–2,+3和–3级CPT信号峰获得开环输出信号,并将4个CPT峰的开环输出处理形成两路控制回路的误差信号,一路求和用于校准0级中心频率,一路差分用于跟踪锁定±2,±3级CPT信号峰与0级信号峰之间的微波频率差.当磁场方向变化导致平行模式对应的±2级CPT信号峰消失时,通过±3级CPT信号峰与0级信号峰之间的微波频率差获得磁场大小,反之亦然,可以保持磁测数据连续不失锁,不需要外部磁场方向参考,首次实现了CPT原子磁力仪自主的全向测量能力.