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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：一种单光束NMOR原子磁强计三轴矢量磁场测量方法，利用线偏振激光极化碱金属原子并检测在待测磁场下原子产生的拉莫尔进动；先使用第一锁相放大器对旋光信号进行解调并驱动光学调制器，得到磁光共振响应曲线，再使用第一锁相放大器的锁相环跟踪共振频率，得到待测磁场幅值；接着通过三轴线圈驱动模块和三轴线圈施加不同频率的调制磁场；再使用第二锁相放大器对解调的旋光信号的正交分量信号进行二次解调，得到三轴调制磁场的响应信号；最后利用数据采集及处理模块采集三轴调制磁场的响应信号并进行处理，计算出待测磁场的极角与方位角，得到完整的待测磁场信息，具有精度高、实时性好、硬件结构简单、体积小、易集成等优势。

主权项：1.一种单光束NMOR原子磁强计三轴矢量磁场测量方法，其特征在于，包括在单光束NMOR原子磁强计实验装置中使用单束激光同时抽运和检测原子系综，利用第一锁相放大器对原子系综的旋光信号进行第一次解调并跟踪磁光共振频率，根据所述磁光共振频率得到待测三轴矢量磁场幅值，利用第二锁相放大器针对所述第一锁相放大器第一次解调后的旋光信号通过以三轴调制磁场的三轴调制信号为参考信号进行第二次解调，得到三轴调制磁场响应信号，根据所述三轴调制磁场响应信号得到极角与方位角，根据所述极角与方位角以及所述待测三轴矢量磁场幅值得到待测三轴矢量磁场在三个坐标轴上的分量，即完成三轴矢量磁场测量；包括以下步骤：步骤A，开启激光器，调谐激光的频率并使其穿过碱金属原子气室，极化气室内的原子后进入旋光检测模块；步骤B，使用第一锁相放大器内部振荡器输出正弦波，对旋光信号进行解调并驱动光学调制器，调节第一锁相放大器的内部振荡器的频率得到磁光共振响应曲线；步骤C，使用第一锁相放大器的锁相环跟踪磁光共振频率，得到待测三轴矢量磁场幅值；步骤D，通过三轴线圈驱动模块和三轴线圈施加不同频率的调制磁场，使用第一锁相放大器输出解调的旋光信号的正交分量信号到第二锁相放大器；步骤E，使用施加调制磁场的调制信号作为参考信号，使用第二锁相放大器对解调的旋光信号的正交分量信号进行二次解调，得到三轴调制磁场的响应信号；步骤F，利用数据采集及处理模块采集三轴调制磁场的响应信号并处理，计算出待测三轴矢量磁场的极角与方位角，得到完整的待测三轴矢量磁场信息；包括以下公式： 其中Bx是x轴磁场分量，By是y轴磁场分量，Bz是z轴磁场分量，是待测三轴矢量磁场的幅值，ωm是磁光共振频率，γ是旋磁比，θ是极角，是方位角，Sx是x轴响应信号分量，Sy是y轴响应信号分量，Sz是z轴响应信号分量；所述单光束NMOR原子磁强计实验装置包括依次连接的激光器、光学调制器、光纤准直器、起偏器、碱金属原子气室、半波片和偏振分束器，所述偏振分束器的透射侧通过第一光电探测器连接差分放大模块的第一输入端，所述偏振分束器的反射侧通过第二光电探测器连接差分放大模块的第二输入端，差分放大模块的输出端连接第一锁相放大器的输入端，第一锁相放大器的输出端连接第二锁相放大器的输入端，第一锁相放大器的内部振荡器接口连接所述光学调制器，所述光学调制器具有直流控制电压接口，带有无磁加热系统的所述碱金属原子气室位于三轴磁场控制线圈内，三轴磁场控制线圈位于磁屏蔽桶内，三轴磁场控制线圈中的x轴线圈、y轴线圈和z轴线圈分别连接三轴线圈驱动模块，三轴线圈驱动模块分别连接第二锁相放大器的第一参考信号输入端口、第二参考信号输入端口和第三参考信号输入端口。

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