一种电磁感应测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电磁感应测量装置，属于电磁测量领域。所述电磁感应测量装置包括处理单元、激光发生器、声光调制器、信号发生器、电流调节模块、物理系统和光检单元。通过处理单元控制激光发生器，使激光发生器发出线性扫描频率，进而通过声光调制器得到线性扫描的激励信号使物理系统中发生塞曼分裂现象，光检单元将光检信号返回给处理单元，使得处理单元根据激励信号和光检信号拟合出对应的数据曲线，通过只改变C场线圈中电流的方向得到的两组数据曲线计算出系统中各种电子线路产生的杂散的干扰磁场的电磁感应强度，进而在进行原子基态超精细结构的研究时，可以提高研究精度。
【专利说明】
-种电磁感应测量装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及电磁测量领域，特别设及一种电磁感应测量装置。
【背景技术】
[0002] 磁场在生活中无处不在，大部分比较弱的磁场因为太过微弱而不会对我们的生产 生活造成影响，但是在一些十分精细的研究中，例如，在原子谱线探测中，原本被我们忽略 的磁场却会对研究结果产生很大影响。
[0003] 在原子谱线探测中，一方面，为了使原子基态超精细结构发生塞曼分裂，需要人为 给系统添加一个弱静磁场;但另一方面，系统本身由于各种电子线路(如溫控电路等）的存 在，会产生一定量的电磁感应，进而产生杂散的干扰磁场，运些干扰磁场会对最终的探测结 果产生影响，所W如果我们能够测量出干扰磁场的磁感应强度，将能够提高原子谱线探测 结果的精度。 【实用新型内容】
[0004] 为了测量出干扰磁场的磁感应强度，本实用新型实施例提供了一种电磁感应测量 装置。所述技术方案如下：
[0005] 所述电磁感应测量装置包括处理单元、激光发生器、声光调制器、信号发生器、电 流调节模块、物理系统和光检单元；
[0006] 所述声光调制器、所述物理系统、所述光检单元顺次设置在所述激光发生器的光 路上；
[0007] 所述物理系统包括微波腔和绕设在所述微波腔外的C场线圈，所述电流调节模块 与所述C场线圈和所述处理单元电连接，所述激光发生器与所述处理单元电连接，所述信号 发生器同时与所述处理单元和所述声光调制器电连接，所述处理单元还同时与所述光检单 元及所述电流调节模块电连接。
[000引具体地，所述激光发生器包括压电晶体驱动器和激光管，所述压电晶体驱动器和 所述激光管电连接。
[0009] 优选地，所述电磁感应测量装置还包括线性扫描单元，所述线性扫描单元同时与 所述处理单元和所述激光发生器电连接。
[0010] 优选地，所述电磁感应测量装置还包括设置在所述激光管和所述声光调制器之间 的光路上的吸收室。
[0011] 可选地，所述电流调节模块为电压控制电流源。
[0012] 优选地，所述微波腔包括充有钢原子的吸收泡。
[0013] 进一步地，所述物理系统还包括恒溫单元，所述吸收泡置于所述恒溫单元中。
[0014] 可选地，所述光检单元为光电倍增管。
[0015] 本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0016] 处理单元通过控制激光发生器产生线性扫描频率，进而通过声光调制器得到线性 扫描的激励信号使物理系统中发生塞曼分裂现象，光检单元将光检信号返回给处理单元， 使得处理单元根据激励信号和光检信号拟合出对应的数据曲线，通过只改变C场线圈中电 流的方向得到的两组数据曲线计算出系统中各种电子线路产生的杂散的干扰磁场的电磁 感应强度，进而在进行原子基态超精细结构的研究时，可W提高研究精度。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实 施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图 获得其他的附图。
[0018] 图1是本实用新型实施例提供的一种电磁感应测量装置的结构示意图；
[0019] 图2是本实用新型实施例提供的物理系统的结构示意图；
[0020] 图3是本实用新型实施例提供的第一曲线的示意图；
[0021] 图4是本实用新型实施例提供的第二曲线的示意图。
【具体实施方式】
[0022] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新 型实施方式作进一步地详细描述。
[0023] 本实用新型实施例提供了一种电磁感应测量装置，结合图1和图2所示，该电磁感 应测量装置包括处理单元10、激光发生器20、声光调制器25、信号发生器26、电流调节模块 50、物理系统30和光检单元40;
[0024] 声光调制器25、物理系统30、光检单元40顺次设置在激光发生器20的光路上；
[0025] 物理系统30包括微波腔33和绕设在微波腔33外的C场线圈32,电流调节模块50与C 场线圈32电连接，激光发生器20与处理单元10电连接，信号发生器26同时与处理单元10和 声光调制器25电连接，处理单元10还同时与光检单元40及电流调节模块50电连接。
[00%]信号发生器26,用于产生调制信号输出到声光调制器25;
[0027]声光调制器25,用于向物理系统30发送激励信号；
[00%]处理单元10,用于控制电流调节模块50向C场线圈32提供正向电流，并在向C场线 圈32提供正向电流时，控制激光发生器20输出线性扫描频率，获取光检单元40在电流调节 模块50向C场线圈32提供正向电流时检测到的光检信号的电压VI，根据激励信号的中屯、频 率F与光检信号的电压Vi的对应关系拟合第一曲线；
[0029] 控制电流调节模块50向C场线圈32提供反向电流，并在向C场线圈32提供反向电流 时，控制激光发生器20输出线性扫描频率，获取光检单元40在电流调节模块50向C场线圈32 提供反向电流时检测到的光检信号的电压V2,根据激励信号的中屯、频率F与光检信号的电 压V2的对应关系拟合第二曲线；
[0030] 根据第一曲线的频差Fi和第二曲线的频差F2的差值AF计算出干扰磁场的磁感应 强度，其中频差为光检信号最弱时对应的激励信号的中屯、频率与光检信号次弱时对应的激 励信号的中屯、频率的差值的绝对值。
[0031] 其中，激光发生器20与处理单元10电连接，信号发生器26同时与处理单元10和声 光调制器25电连接，处理单元10还同时与光检单元40及电流调节模块50电连接。
[0032] 本实用新型实施例通过处理单元控制激光发生器产生线性扫描频率，进而通过声 光调制器得到线性扫描的激励信号使物理系统中发生塞曼分裂现象，光检单元将光检信号 返回给处理单元，使得处理单元根据激励信号和光检信号拟合出对应的数据曲线，通过只 改变C场线圈中电流的方向得到的两组数据曲线计算出系统中各种电子线路产生的杂散的 干扰磁场的电磁感应强度，进而在进行原子基态超精细结构的研究时，可W提高研究精度。
[0033] 在本实施例的实现方式中，处理单元10包括：
[0034] 第一计算子单元，用于计算所述频差Fi和F2;
[0035] 第二计算子单元，用于计算所述频差Fi和F2的差值Δ F;
[0036] 第Ξ计算子单元，用于将AF转换为在对应系统中的跃迁频率的变化值Af;
[0037] 第四计算子单元，用于根据C场线圈中的电流计算得到C场线圈中的磁感应强度 Bi;
[0038] 第五计算子单元，用于根据公式
十算系统产生的干扰磁场的 磁感应强度，其中，Βγ为系统产生的干扰磁场的磁感应强度。
[0039] 具体地，激光发生器20包括压电晶体驱动器22和激光管23,压电晶体驱动器22根 据输入的电压的变化输出频率与输入的电压同步变化的频率信号，激光管23在压电晶体驱 动器22输出的频率信号的作用下输出激光信号。
[0040] 优选地，电磁感应测量装置还包括线性扫描单元21，线性扫描单元21用于在处理 单元10的控制下，输出一线性扫描电压A到压电晶体驱动器22。
[0041] 优选地，电磁感应测量装置还包括设置在激光管23和声光调制器25之间的光路上 的吸收室24,吸收室24用于从激光管23发出的激光束中选择特定频率范围的激光信号。
[0042] 可选地，电流调节模块50为电压控制电流源，电流调节模块50在处理单元10的控 制下对C场线圈32提供稳定的电流，并且可W在处理单元10的控制下改变C场线圈32中的电 流方向。
[0043] 需要说明的是，电流调节模块50也可W为其他电流源。
[0044] 优选地，微波腔33中放置有吸收泡31，吸收泡31中充有85肺、87肺，吸收泡31设置在 声光调制器25的输出光路上，85肺、87肺在激励信号的作用下发生跃迁。
[0045] 进一步地，物理系统30还包括恒溫单元34，吸收泡31置于恒溫单元34中，恒溫单元 34为吸收泡31提供恒溫环境，提高测量的精度。
[0046] 可选地，光检单元40为光电倍增管，光检单元40将通过物理系统30的激励信号接 收后产生光检信号，并将产生的光检信号输出给处理单元10。
[0047] 需要说明的是，在本实施例中，处理单元10与线性扫描单元21电连接，线性扫描单 元21与压电晶体驱动器22电连接，压电晶体驱动器22与激光管23电连接，吸收室24、声光调 制器25、物理系统30、光检单元40顺次设置在激光管23的光路上，信号发生器26与处理单元 10和声光调制器25电连接，电流调节模块50与处理单元10和物理系统30电连接，光检单元 40与处理单元10电连接。
[0048] 下面将结合图3和图4具体描述本实用新型实施例的电磁感应测量装置的测量过 程：
[0049] 处理单元10控制电流调节模块50向C场线圈32提供正向电流，并在向C场线圈32提 供正向电流时，控制激光发生器20输出线性扫描频率，获取光检单元40在电流调节模块50 向C场线圈32提供正向电流时检测到的光检信号的电压VI，根据激励信号的中屯、频率F与光 检信号的电压Vi的对应关系拟合第一曲线(如图3所示）；
[0050] 处理单元10再控制电流调节模块50向C场线圈32提供反向电流，且反向电流的大 小与正向电流的大小相等，并在向C场线圈32提供反向电流时，控制激光发生器20输出线性 扫描频率，获取光检单元40在电流调节模块50向C场线圈32提供反向电流时检测到的光检 信号的电压V2,根据激励信号的中屯、频率F与光检信号的电压V2的对应关系拟合第二曲线 (如图4所示）；
[0051] 根据图3和图4中的波峰所对应的频率得到下表：
[0化2]
[0053] 为了减小测量误差，对第一曲线得到的两个频差Fii和Fi2求平均值得到Fi = 73.34KHZ，其中Fii是第一曲线中的波峰1和波峰2的频差的绝对值，Fi2是第一曲线中的波峰 1和波峰3的频差的绝对值；
[0054] 为了减小测量误差，对第二曲线得到的两个频差F21和F22求平均值得到F2 = 71.3化Hz,其中F2i是第二曲线中的波峰巧P波峰2的频差的绝对值，F22是第二曲线中的波峰 1和波峰3的频差的绝对值；
[0055] 根据所得到的频差Fi和F2求得差值Δ F = 2.03KHZ;
[0056] 对于不同的C场电流(正方向或者反方向）而言，整个系统存在一个不同的系数b， 该系数b可通过试验测得并储存在该装置中。将Δ F与不同的系数b相乘即可得如下结果：
[0化7]
[0058] ~将上表中的数据相减后取绝对值得到1E-10,再乘W6.8X109即得实际引起的跃I 迁频率的变化值Δ f = 0.06細Z ;
[0059] 而根据塞曼分裂公式可W分别计算在C场电流为正和负对应的跃迁频率：
[0060] C场电流为正方向时，fi = f〇巧74化+B 丫）2; (1)
[oow] C 场电流为负方向时，f2 = f〇+574(-Bi+B 丫）2; (2)
[0062] 其中Bi为C场线圈中的磁场的磁感应强度，单位为G;By为系统产生的干扰磁场的 磁感应强度，单位为G; fi为在C场电流为正方向时87肺原子基态0-0的跃迁频率，单位为化； f 2为C场电流为负方向时87肺原子基态0-0的跃迁频率，单位为化；时为无外界磁场时87肺原 子基态0-0的跃迁频率，单位为化；
[0063] 因此，|。寸2| = Af = 〇.〇6細Z;
[0064] 由（1)、（2)两式相减，变形后可W得到如下公式：
[00 化]
[0066] 其中，Bi为C场线圈所产生的磁场的磁感应强度，单位为G;By为系统所产生的干扰 的磁场的磁感应强度，单位为G;Af为在电流为正方向和负方向两个系统中87肺原子基态0- 0的跃迁频率的变化值，单位为化。
[0067] 其中，C场线圈中的电流为1.45723mA，由此可W知道C场线圈中的磁场的磁感应强 度 Bi = 0.051G;
[0068] 通过上述公式可W计算得到Βγ - 0.0006G。
[0069] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用W限制本实用新型，凡在本实用 新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保 护范围之内。
【主权项】
1. 一种电磁感应测量装置，其特征在于，所述电磁感应测量装置包括处理单元、激光发 生器、声光调制器、信号发生器、电流调节模块、物理系统和光检单元； 所述声光调制器、所述物理系统、所述光检单元顺次设置在所述激光发生器的光路上； 所述物理系统包括微波腔和绕设在所述微波腔外的C场线圈，所述电流调节模块与所 述C场线圈和所述处理单元电连接，所述激光发生器与所述处理单元电连接，所述信号发生 器同时与所述处理单元和所述声光调制器电连接，所述处理单元还同时与所述光检单元及 所述电流调节模块电连接。2. 根据权利要求1所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述激光发生器包括压电晶 体驱动器和激光管，所述压电晶体驱动器和所述激光管电连接。3. 根据权利要求1所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述电磁感应测量装置还包 括线性扫描单元，所述线性扫描单元同时与所述处理单元和所述激光发生器电连接。4. 根据权利要求2所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述电磁感应测量装置还包 括设置在所述激光管和所述声光调制器之间的光路上的吸收室。5. 根据权利要求1所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述电流调节模块为电压控 制电流源。6. 根据权利要求1所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述微波腔包括充有铷原子 的吸收泡。7. 根据权利要求6所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述物理系统还包括恒温单 元，所述吸收泡置于所述恒温单元中。8. 根据权利要求1所述的电磁感应测量装置，其特征在于，所述光检单元为光电倍增 管。
【文档编号】G01R33/032GK205484746SQ201520924505
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年11月19日
【发明人】贾茜, 漆为民, 周俊
【申请人】江汉大学