ATS-2000C系列高精度电流源在陀螺测试中的应用

Posted 2021-03-03

随着惯性导航系统的快速发展，陀螺仪作为惯性导航系统的核心，其性能决定了惯性导航系统的性能。随着现代物理的快速发展，尤其是量子调控等领域的飞速进步，有着高精度、小体积、低功耗和低成本等优点的核磁共振陀螺成为重要的研究方向。
核磁共振陀螺(NMRG)是利用激光与核磁共振气室中的碱金属原子和惰性气体原子的相互作用使核子以拉莫尔频率进动,并通过磁场驱动技术对气室磁场实现闭环控制和对剩磁进行补偿来维持核子的共振状态,进而能够检测载体的角速度信息，实现陀螺仪的功能。因此高精度的磁场驱动电路是作为磁场闭环控制的硬件基础。
磁场驱动技术作为磁场闭环控制的重要部分,直接影响核磁共振陀螺的磁场控制精度和稳定性。磁场驱动电路类型包括电压源和电流源，需要高精度的直流电流输出，用于磁屏蔽中的剩磁补偿，隔离磁场对核自旋进行测量的影响。在核磁共振陀螺仪中，采用磁共振气室构建三轴矢量原子磁强计，通过在三维线圈施加一定的电流，补偿被动磁屏蔽后的残余磁场，磁场驱动电路用于给三维线圈施加相应的电流。
Aigtek公司的ATS-2000C系列是一款高精度的通用电流源。可最大输出3A的电流，最小电流分辨20 pA，输出精度高。由于核磁共振陀螺主磁场的直流磁场控制精度更加精细，采用高精度的电流源输出，分为几档可调，精度可达4位半，使得磁场的调节范围在0-3A之间，精度在0.035%+600 pA。

为了更好的评估磁场对驱动电路施加的磁场为核磁共振陀螺的影响，在此磁场闭环控制中不考虑核磁共振陀螺测量精度对陀螺的核子转动控制频率和陀螺漂移的影响，主要考察?z 轴主磁场对陀螺性能的影响，则根据主磁场精度，高精度电流源不仅可应用于驱动原子陀螺仪和原子磁强计等量子传感器，而且可应用于医工交叉领域、航空航天领域和精密测量领域等需要高精度电流输出控制的系统。
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