具有数据远传功能的CPT原子磁力仪的制作方法

本实用新型涉及到量子秘钥分发技术领域，具体涉及一种具有数据远传功能的cpt原子磁力仪。

背景技术：

在许多至关重要的领域，如基础物理研究、生物医学、深空探测、地质勘查、地震预测以及核磁共振信号检测等，迫切需要对微弱磁场进行有效的检测。随着高分辨率激光光谱学和量子光学研究的发展，基于原子与激光相互作用的一系列非线性光学现象被用于制备窄线宽的原子共振信号，从而利用该信号实现对磁场的高精度测量。其中相干布居囚禁(coherentpopulationtrapping，cpt)磁力仪是该原理的一种典型应用。

但是，对于一些地理位置偏远的地区，不适合人类长期作业，而磁场检测又需要长期数据监测的观测点，因此不适于野外环境下灵活使用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种具有数据远传功能的cpt原子磁力仪，通过将检测到的信息打包处理后远传，能够实现偏远观测点磁场信息的远程检测和查阅。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有数据远传功能的cpt原子磁力仪，其关键在于：包括磁场传感器、控制模块、激光管电流温度控制电路、碱金属原子池温控电路以及远程通讯模块，所述磁场传感器的信号输入端连接至所述控制模块的输入端，所述控制模块的控制信号输出端分别连接至激光管电流温度控制电路、碱金属原子池温控电路的输入端，所述激光管电流温度控制电路用于调节所述磁场传感器中激光管的工作电流与工作温度，所述碱金属原子池温控电路用于调节所述磁场传感器中碱金属池的工作温度，所述控制模块输出激励信号至所述磁场传感器实现对磁场信息数据的采集，并对采集的磁场信息数据进行处理后通过所述远程通讯模块发送至服务器端；在所述控制模块还分别连接有gps模块与串口通讯模块，所述gps模块用于获取磁场信息数据采集的地理位置信息，所述串口通讯模块用于实现与pc端的通讯互联。

进一步的，所述磁场传感器包括激光管、光学元件、碱金属池、加热机构、激励线圈、温度传感器以及光电探测器，所述温度传感器与光电探测器连接至所述控制模块的信号输入端组，所述激光管、激励线圈与所述控制模块的激励信号输出端相连。

进一步的，在所述控制模块的输入端还连接有操作按键模块，该操作按键模块用于进行参数设置，以实现不同状态的磁场信息数据检测及数据采集；在所述控制模块的输出端还连接有显示屏。

进一步的，在所述控制模块上连接有磁场异常报警模块，该磁场异常报警模块用于在磁场值超过预设的最高值或者最低值范围时发出报警信号。

进一步的，所述控制模块还连接有用于对磁场数据信息进行存储的数据存储模块。

进一步的，所述控制模块包括arm处理器和fpga控制芯片。

本实用新型的显著效果是：

通过将检测和采集的不同状态下的磁场信息数据处理打包处理，然后通过串口通讯模块传给pc端或者通过远程通信模块传输至服务器端，使得不需要测试人员驻守现场也可满足数据的实时检测，操作人员通过终端设备可随时对磁力仪发到服务器上的数据进行查阅，同时也可以通过数据远传功能设置磁力仪的工作参数，大大提升了磁场信息检测的便利性。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图；

图2是所述磁场传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。

如图1所示，一种具有数据远传功能的cpt原子磁力仪，包括控制模块以及与该控制模块电连接的磁场传感器、激光管电流温度控制电路、碱金属原子池温控电路、远程通讯模块、gps模块、串口通讯模块、操作按键模块、显示屏、磁场异常报警模块、数据存储模块以及电源电路，所述磁场传感器的信号输入端连接至所述控制模块的一个输入端，所述控制模块的另一个输入端与所述操作按键模块相连，所述控制模块包括arm处理器和fpga控制芯片，所述控制模块的控制信号输出端分别连接至激光管电流温度控制电路、碱金属原子池温控电路的输入端，所述控制模块的输出端与所述显示屏连接，其中：

所述磁场传感器用于实现对磁场信息数据的采集；

所述激光管电流温度控制电路用于调节所述磁场传感器中激光管的工作电流与工作温度，vcsel激光管工作的波长受输入电流和激光管温度的影响，因此调节激光管电流和温度是非常重要的；

所述碱金属原子池温控电路用于调节所述磁场传感器中碱金属池的工作温度，使其工作在合适的温度范围；

所述gps模块用于获取磁场信息数据采集的地理位置信息；

所述串口通讯模块用于实现与pc端的通讯互联，可对磁力仪参数进行设置，并且可以两数据上传至pc端进行数据显示及数据保存；

所述操作按键模块用于进行参数设置，以实现不同状态的磁场信息数据检测及数据采集；

所述远程通讯模块用于将控制模块处理后的磁场信息和位置信息发送至服务器端，远程操作人员将设备布置在测试的偏远位置后，可以通过远程通信接口设备磁力仪的工作参数，查看磁力仪所在位置的磁场信息；

所述磁场异常报警模块用于在磁场值超过预设的最高值或者最低值范围时发出报警信号；

所述数据存储模块用于对磁场数据信息进行存储；

所述显示屏用于对检查的磁场信息数据、磁场传感器中激光管的工作电流与工作温度、碱金属池的工作温度、磁场位置信息进行显示；

所述电源电路用于对磁场传感器、激光管电流与温度控制电路、碱金属原子池温控电路、控制模块、显示屏、gps模块提供工作电源。

所述控制模块用于将磁场传感器、gps模块采集的数据进行处理，并通过串口通讯模块传给pc端或者通过远程通信模块将数据发送到服务器端，同时通过显示屏进行显示，当磁场值超过预设的最高值或者最低值范围，发出信号控制磁场异常报警模块进行报警。

参见附图2，所述磁场传感器包括激光管1、光学元件2、碱金属池3、加热机构4、激励线圈5、温度传感器6以及光电探测器7，所述激光管1发出的激光经过所述光学元件2、所述碱金属池3后被所述光电探测器7接收，所述加热机构4设置于所述碱金属池3的两端，在所述碱金属池3上绕制形成所述激励线圈5，所述温度传感器6靠近所述碱金属池3设置以获取碱金属池3的温度，所述温度传感器6与光电探测器7均电性连接至所述控制模块的信号输入端组，所述激光管1、激励线圈5与所述控制模块的激励信号输出端组相连。

本方案所述磁力仪在使用时，首先所述控制模块输出控制信号至所述磁场传感器的激光管1发出激光，并输出激励信号激励线圈5实现对磁场信息数据的采集，采集过程中通过所述激光管电流温度控制电路实时调节所述磁场传感器中激光管的工作电流与工作温度、碱金属原子池温控电路实时调节所述磁场传感器中碱金属池的工作温度，所述控制模块还通过gps模块获取位置信息数据；

通过磁场传感器、gps模块分别采集磁场信息数据与地理位置信息，经过控制模块内的运放电路和模数转换器后把得到的磁场信息数据与地理位置信息进行数据处理，此时用户可以通过用户端或者显示屏结合操作按键模块设置参数，进行不同状态的数据检测及数据采集；然后将处理打包好的数据通过串口通讯模块传给pc端或者通过远程通信模块将数据发送到服务器端，直接将最终结果反映在用户端，从而实现了偏远位置的磁场的实时监测与查阅。另外，在在磁场值超过预设的最高值或者最低值范围时，发出信号控制磁场异常报警模块进行报警。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。