[发明专利]一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统

权利要求书

1.一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：它包括无磁腔体（1）、加热驱动子系统（2）和温度控制子系统（3）；所述的无磁腔体（1）包括第一温度传感器（11）、支座（12）、第二温度传感器（13）、内导热腔（14）、电加热膜（15）、外保温腔（16）和真空腔（17）部件组成；电加热膜（15）位于内导热腔（14）和外保温腔（16）中间，三者通过高导热胶粘结成为一体；第一温度传感器（11）通过高导热胶粘与支座（12）相联；第二温度传感器（13）通过高导热胶粘与内导热腔（14）相联；所述加热驱动子系统（2）由温度开关（21）和直流电源（22）组成；所述温度控制子系统（3）包括单片机（31）、DAC芯片（32）及外围电路（33）；所述的外围电路（33）包括降压型DC-DC电路（331）、全桥电路（332）和LC谐振电路（333）；

将温度开关（21）与加热驱动子系统（2）的直流电源（22）接通，加热至原子自旋陀螺仪预设温度，第二温度传感器（13）将温度信号反馈给温度开关（21），温度开关（21）断开与加热驱动子系统（2）的直流电源（22）的联接，转向与温度控制子系统（3）的接通；

单片机（31），对第一温度传感器（11）输出信号进行采集，单片机（31）内部运行温度控制的数字PID算法，将控制信号通过DAC芯片（32）输出，输出的控制信号的电压幅值为0—0.8V；

将输出的控制信号输入降压型DC-DC电路（331）的SS/TR引脚，通过对电源输出电压的分压反馈，实现当SS/TR引脚的电压值为0-0.8V变化时，对应降压型DC-DC电路（331）输出为0-40V；

将降压型DC-DC电路（331）输出信号输入给全桥电路（332），将降压型DC-DC电路（331）输出的直流电压逆变为频率为100kHz方波，此方波经过谐振频率为100kHz的LC谐振电路（333）后成为100kHz的正弦波，施加给无磁腔体（1）中的电加热膜（15）实现原子自旋陀螺仪的温度控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述单片机（31）采用16位单片机芯片MSP430F149。

3.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述DAC芯片（32）采用DAC7611、TPS54160芯片。

4.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述无磁腔体（1）用的电加热膜（15）采用双层双绞线对绕方式，中心有通孔，用于光路的传播。

5.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述无磁腔体（1）用的内导热腔（14）采用高导热氮化硼材料，中心均有通孔，用于光路的传播。

6.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述无磁腔体（1）用的外保温腔（16）采用纳米多孔二氧化硅气凝胶高效隔热复合材料，中心均有通孔，用于光路的传播。

7.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述无磁腔体（1）用的真空腔（17）采用光学玻璃材质，避免对激光和偏振态性能产生影响。

8.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述降压型DC-DC电路（331）采用TPS54160芯片及其外围电路组成，此电路的输入为50V直流电压，输出为0-40V；TPS54160的输出电压由SS/TR引脚的电压值控制，通过对电源输出电压比值为49:1的分压反馈，可以实现当SS/TR引脚的电压值为0-0.8V变化时，对应电源电路输出为0-40V。

9.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述全桥电路（332）由振荡频率为100kHz的晶体振荡电路、全桥驱动芯片、NMOS管及其外围电路组成；全桥驱动芯片采用UBA2032，NMOS管采用IRF540；振荡电路输出的100kHz的振荡信号输入到全桥驱动芯片UBA2032的EXTDR引脚，UBA2032的输入引脚在此频率下驱动两对NMOS管交替导通和关断。

10.根据权利要求1所述的一种用于原子自旋陀螺仪的无磁电加热系统，其特征在于：所述LC谐振电路（333）由无源晶体振荡器、分频器74HC4060组成，输出100kHz的正弦波。