高精度電流源陀螺測(cè)試中的應(yīng)用

　　隨著慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的快速發(fā)展，陀螺儀一直都是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的核心，其性能決定了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的性能。隨著現(xiàn)代物理學(xué)的快速發(fā)展，特別是量子控制等領(lǐng)域的快速進(jìn)步，高精度、小體積、低功耗、低成本的核磁共振陀螺成為一個(gè)重要的研究方向。

　　核磁共振陀螺(NMRG)利用激光與核磁共振腔內(nèi)堿金屬原子和惰性氣體原子的相互作用，使原子核以拉莫爾頻率進(jìn)動(dòng)，利用磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)磁場(chǎng)的閉環(huán)控制，并補(bǔ)償剩磁以維持原子核的共振狀態(tài)，從而檢測(cè)載體的角速度信息，實(shí)現(xiàn)陀螺儀的功能。因此，高精度磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電路是磁場(chǎng)閉環(huán)控制的硬件基礎(chǔ)。

　　磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為磁場(chǎng)閉環(huán)控制的重要組成部分，直接影響著核磁共振陀螺的磁場(chǎng)控制精度和穩(wěn)定性。磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電路的類型包括電壓源和電流源，需要高精度的直流電流輸出來(lái)補(bǔ)償磁屏蔽中的剩磁，隔離磁場(chǎng)對(duì)核自旋測(cè)量的影響。在核磁共振陀螺儀中，采用磁共振氣室構(gòu)建三軸矢量原子磁強(qiáng)計(jì)，向三維線線圈施加一定的電流以補(bǔ)償被動(dòng)磁屏蔽后的剩余磁場(chǎng)，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)電路用于向三維線線圈施加相應(yīng)的電流。

　　aigtek的ATS-2000C系列是一款高精度通用電流源，可輸出最大3A的電流，最小電流分辨率20pA，輸出精度高。由于核磁共振陀螺主磁場(chǎng)的直流磁場(chǎng)控制精度更為精確，采用高精度電流源輸出，可分幾級(jí)調(diào)節(jié)，精度可達(dá)4位半，使磁場(chǎng)的調(diào)節(jié)范圍為0-3A，精度為0.035%600pA。

　　為了更好地評(píng)估磁場(chǎng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電路施加的磁場(chǎng)的影響，在這個(gè)磁場(chǎng)閉環(huán)控制中，不考慮核磁共振陀螺的測(cè)量精度對(duì)核旋控制頻率和陀螺漂移的影響，主要考察Z軸主磁場(chǎng)對(duì)陀螺性能的影響。根據(jù)主磁場(chǎng)的精度，高精度電流源不僅可用于驅(qū)動(dòng)原子陀螺儀、原子磁力儀等量子傳感器，還可用于醫(yī)療和工業(yè)領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、精密測(cè)量領(lǐng)域等需要高精度電流輸出控制的系統(tǒng)。