[发明专利]一种基于压力相移辅助的超流体陀螺装置

权利要求书

1.一种基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，包括超流体干涉仪、温度控制系统、热驱动系统、薄膜位移检测系统、幅值锁定系统； 

超流体干涉仪包括超流体管路，所述的超流体管路内充满超流体，所述的超流体管路包括环形腔，环形腔下端连通有下开口腔，下开口腔的开口端设有下腔薄膜，其特征在于：在环形腔的上端连通有上开口腔，上开口腔的开口端设有上腔薄膜，且上腔薄膜的表面涂有超导薄层，在所述的上腔薄膜的两侧分别设有左电极和右电极； 

幅值锁定系统包括薄膜位移检测系统、比较器和处理器；所述薄膜位移检测系统用于检测下腔薄膜的位移幅值；所述比较器用于接收薄膜位移检测系统检测到的下腔薄膜位移幅值，并与设定幅值进行比较，然后将对比结果信号传送给处理器，处理器根据比较器传送的信号控制左电极或右电极。 

2.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，其特征在于：所述的下开口腔为倒T型；所述的上开口腔为正T型，上开口腔的开口端设置在上开口腔的横向腔的一端。 

3.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，其特征在于：在环形腔的横轴上对称设有左硬隔板和右硬隔板；在所述的左硬隔板处设有左弱连接，在所述的右硬隔板处设有右弱连接，左硬隔板和右硬隔板以下的部分为下腔，左硬隔板和右硬隔板以上的部分为上腔；上腔内设有用于控制上腔内超流体温度的温度控制系统。 

4.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，其特征在于：下开口腔内设有加热器，所述的加热器被热驱动系统控制。 

5.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置，其特征在于：所述薄膜位移检测系统包括：所述的薄膜位移检测系统包括：设在下腔薄膜外侧的稀土金属，拾波线圈、输入线圈和超导量子干涉仪。 

6.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置测量角速度值的方法，其特征在于：所述温度控制系统把上腔的超流体温度控制在2.1616K到2.1716K之间，并且保持恒定。 

7.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置测量角速度值的方法，其特征在于：在左电极或者右电极上施加电压，上腔薄膜被静电力吸引 到向左偏移的位置或者向右偏移的位置，上腔中产生压力相移Δφ_p＝kV，其中k表示所述干涉仪上腔的结构系数，V表示在左电极或者右电极上施加的电压，并规定在左电极上施加电压，V取负；在右电极上施加电压V取负。 

8.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置测量角速度值的方法，其特征在于：所述热驱动系统控制加热器，Q_d表示热驱动系统的输出，则超流体陀螺的化学势能差为并且Q_d的范围应满足Q_c<Q_d<Q_c′，其中m₄为⁴He原子的质量，η为普通流体成分的粘性，I_ct为流过双弱连接处超流性成分流量的最大值，β是体积因子，s的熵密度，R_t为内上腔之间传导热量的等效热阻，ρ、ρ_n和ρ_s分别表示超流体的密度、普通流体成分的密度和超流性成分的密度，其中： 

。

9.根据权利要求1所述的基于压力相移辅助的超流体陀螺装置测量角速度值的方法，其特征在于：幅值锁定系统的左电极和右电极，在超流体干涉仪中产生压力相移Δφ_p，抵消角速度产生的萨格纳克相移Δφ_s，使得超流体相移Δφ_e保持恒定，基于压力相移辅助的超流体陀螺装置输出的角速度测量值为： 

式中，κ₄＝h/m₄，h表示普朗克常数。