原子磁强计原子气室无磁加热温控系统设计
原子磁传感器原子气室无磁控温技术
原子磁传感器原子气室无磁控温技术张鹏;陈洪娟;桂永雷;孙立凯;邵志强;崔洪亮【摘要】针对原子磁传感器碱金属原子气室对无磁加热的需求,解决磁力仪共振谱线信号信噪比低的问题,使用了差分对的布线方法,采用微加工膜工艺,在陶瓷基板上制备了方形纯铜材质的无磁加热线圈.使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件分析了线圈在2.2mA直流条件下产生的附加稳态磁场分布情况,结合Pro/Engineer软件构建的铜质气室固定支架及其热仿真分析结果,得到了比较理想的加热线圈固定位置.进一步分析确定了20kHz交流加热方案,最终制作完成了具有3W加热功率和0.1℃控温精度的无磁加热器.实验结果表明:该加热器瞬时磁扰动为2.24pT,满足原子气室无磁加热要求.其结果对原子磁传感器气室的设计及工作参数的优化改进具有一定的参考意义.%Aiming at requirement of non-magnetic heating for atomic vapor cell of atomic magnetic sensor and solving the problem of low signal-to-noise ratio (SNR) of resonant spectrum signal of magnetometer,a method of differential pair wiring is used and a square copper non-magnetic heating coil is fabricated on a ceramic substrate by adopting a micro-machined film process.Steady-state magnetic field intensity distribution of the coil is analyzed by COMSOL Multiphysics under 2.2mA DC condition and combined with copper vapor cell fixed bracket model and thermal simulation analysis result from Pro/Engineer software are used to obtain the ideal heating position.Further analyze and determine on 20kHz AC current heating program and complete non-magnetic heater with 3W heating power and temperature control precision of 0.1℃.The experimental results show that the instantaneous magneticdisturbance of the heater is 2.24pT,which satisfies the non-magnetic heating requirement of atomic vapor cell,and the result has reference meaning for vapor cell design and optimization of operation parameters of atomic magnetic sensor.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)006【总页数】5页(P18-21,25)【关键词】原子磁传感器;原子气室;无磁加热;加热线圈;磁扰动【作者】张鹏;陈洪娟;桂永雷;孙立凯;邵志强;崔洪亮【作者单位】哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学水声工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室,黑龙江哈尔滨 150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001;中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TP271;O441.5高灵敏度磁力仪具有在地球物理勘探[1]、辅助导航[2]、医学疾病诊断[3]、生物磁信号检测[4]、物质分析[5]、水下探测[6]到深空探测[7]的广泛应用前景，近年来已经获得越来越多的关注。
光泵磁力仪原子气室无磁加热腔数值模拟与实验验证
光泵磁力仪原子气室无磁加热腔数值模拟与实验验证
罗海军;覃睿;潘海涛;罗霞;李妍妍;郭彬
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2022(41)8
【摘要】原子气室的受热效率是影响光泵磁力仪的测量灵敏度的重要因素。
气室无磁加热腔作为气室的加热部件,其结构直接决定了原子气室的受热效率。
针对水流加热的无磁加热方式,设计出符合气室形状的无磁加热腔,由此进一步研究了无磁加热腔的热特性。
采用有限元数值分析方法,建立无磁加热腔模型并进行热仿真,通过实验验证模型的准确性。
加热腔热仿真与实验数据最大相对误差为2.42%,无磁加热腔内壁最大温差0.06℃,内外壁温差为13.83℃。
综上所述,无磁加热腔的热特性与仿真一致,加热腔内壁温度分布均匀,腔体冷却速率较低。
因此,所设计的无磁加热腔能对原子气室均匀加热并具有良好的保温特性,符合光泵磁力仪原子气室的加热需求。
【总页数】5页(P16-20)
【作者】罗海军;覃睿;潘海涛;罗霞;李妍妍;郭彬
【作者单位】重庆师范大学物理与电子工程学院光电功能材料重庆市重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】TP212;TP391
【相关文献】
1.氦光泵磁力仪中磁敏传感器的研制
2.原子磁传感器原子气室无磁控温技术
3.抽运-检测型非线性磁光旋转铷原子磁力仪的研究
4.原子磁强计原子气室无磁加热温控系统设计
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统[发明专利]
![一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6d7f2aebd05abe23482fb4daa58da0116d171f62.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010736380.0(22)申请日 2020.07.28(71)申请人 国仪量子(合肥)技术有限公司地址 230000 安徽省合肥市高新区创新大道2800号创新产业园二期E2楼A区1-4层,B区3-4层(72)发明人 马玉龙 许克标 石致富 贺羽 (74)专利代理机构 合肥律众知识产权代理有限公司 34147代理人 丁孝涛(51)Int.Cl.H05B 6/06(2006.01)(54)发明名称一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统(57)摘要本发明公开了一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，涉及原子磁力计技术领域，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。
本发明创造性地使用高频交流电对电热丝进行加热，以避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围，从而解决电热丝加热带来额外的电磁干扰问题。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 111867170 A 2020.10.30C N 111867170A1.一种用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，包括原子气体室加热模块和加热供电模块，其特征在于，所述加热供电模块采用高频交流电源，避开影响原子磁力计灵敏度的电磁干扰频率范围。
2.根据权利要求1所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述加热模块主要由陶瓷加热座，以及缠绕于所述陶瓷加热座周边的电热丝构成。
3.根据权利要求2所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述电热丝以双绞线形式缠绕于所述陶瓷加热座上。
4.根据权利要求2或3所述的用于无自旋交换弛豫原子磁力计的无磁加热系统，其特征在于，所述陶瓷加热座由电热丝缠绕座和位于所述电热丝缠绕座上方的原子气体室固定座组成，所述电热丝缠绕座整体呈工字型，原子气体室通过导热硅脂粘附于所述原子气体室固定座顶部。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2019年 2 月 第39卷 第 1期
宇航计测技术
Journal of Astronautic Metrology and Measurement
Feb. ,2019 Vol. 3 9 ,No. 1
文 章 编 号 : l 〇〇〇-7 2 0 2 (2 0 1 9 )0 1 -0 0 4 0 - 07
Abstract A non-magnetic heating temperature control system for atomic vapor cell of atomic magnetometer is
investigated. In order to reduce the magnetic field interference caused by heating current in the temperature control system, we design a heating film device with double layer heating wire. The heating film device cancels the magnetic field noise by using the parallel reverse current of the same layer and the parallel reverse current between the layers. A moving average filter is designed to filter the collected temperature signals to reduce the interference of random noise. Experimental tests are carried out on the basis of the designed high frequency heating signal generating circuit, amplitude control circuit and power amplifier circuit,the test results show that the magnetic field noise suppression capability of the heating film device with double layer heating wire is about 16 times higher than that of the heating film device with single layer heating wire, the temperature control capability of the non-magnetic heating temperature control system is about 1 .2 % 〇.
第 1期
加热丝加热膜结构加热器件相比单层加热丝加热膜结构加热器件的电流磁场噪声抑制能力提高了约1 6 倍,实现的 无磁加热温控系统的温控能力达到1 .2 % 。。
关 键 词 噪声抑制温度控制原子磁强计无磁加热温控系统
中图分类号:TP271
文件标识码:A
Design of Non-magnetism Heating Temperature Control System for Atomic Vapor Cell of Atomic Magnetometer
摘 要 介绍一种用于原子磁强计原子气室的无磁加热温控系统设计。针对温控系统加热电流产生的磁场
干扰,设计了双层加热丝加热膜结构的加热器件，该加热器件利用同层平行反向电流和层间平行反向电流产生的磁
场相互抵消以减小加热电流磁场噪声;设计了滑动平均滤波器对采集的温度信号实施滤波以减小随机噪声的干扰;
结 合 设 计 的 高 频 加 热 信 号 的 产 生 电 路 、幅 度 控 制 电 路 和 功 率 放 大 电 路 开 展 了 实 验 测 试 。测 试 结 果 表 明 ，研 制 的 双 层
D O I：1 0.12 06 0 /j. issn. 1 0 0 0 -7 2 0 2 .2 0 1 9 .0 1 .0 9
原子磁强计原子气室无磁加热温控系统设计
吴红卫1>2 郑盼盼3 王远超2 顾思洪2’3
( 1 中国科学院大学，北 京 ，1〇〇〇49;2中国科学院武汉物理与数学研究所，原子频标重点实验室， 湖北武汉,430071 ;3武汉中科开物技术有限公司，湖北武汉,430074)
W U Hong-wei1,2 Z H E N G Pan-pan3 W A N G Yuan-chao2 G U Si-hong2,3 (1 . University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 1 00 04 9 ,China；2. Key Laboratory of Atomic Frequency Standards,
Key words Noise suppression Temperature control Atomic magnetometer Non-magnetism heating temperature
control system
收 稿 日 期 = 2 0 1 8 - 0 7 - 0 4 ，修 回 日 期 = 20 1 9-01 -2 5 作者简介:吴红卫(1 9 7 8 .0 5 -)，男 ，高级工程师，博 士 ，主要研究方向:相干布居囚禁原子钟、芯片原子钟和光泵原子磁强计研制技术。