[发明专利]一种用于核磁共振陀螺仪的分时磁补偿方法

说明书

一种用于核磁共振陀螺仪的分时磁补偿方法。该方法根据加热脉冲对核磁共振陀螺仪的工作磁场进行分时补偿，其中加热脉冲分为有效加热脉冲和非加热脉冲，每一个有效加热脉冲初始时刻的加热功率作为整个脉冲时段内的加热功率，非加热脉冲时间段的加热功率为0，根据加热功率在每一个脉冲时间段选择磁场补偿参数对加热磁场和磁屏蔽后的剩余磁场进行补偿。本发明方法提高核磁共振陀螺仪工作磁场的稳定性以及陀螺仪输出信号的精度，同时也大大延长了核磁共振陀螺仪的工作时长。

技术领域

本发明涉及一种分时磁场补偿的方法，属于核磁共振陀螺仪的磁场控制领域。

背景技术

微型核磁共振陀螺具有体积小、低功耗、高性能、大动态范围等特性，已成为新型惯性器件的研究重点和热点。核磁共振陀螺的性能受原子核自旋宏观磁矩的影响，且直接与被极化的碱金属原子密度相关。而测量的陀螺转动信号的精度主要与工作气室所处的环境磁场的稳定性有关。因而，如果磁场变化较大，将给测量结果带来较大误差。

为了实现磁场稳定性控制，需要对工作环境的外界磁场(主要为地磁场)进行屏蔽，并对剩余磁场进行补偿。磁补偿的精度决定了最终工作磁场的稳定性和均匀性。由于环境温度的干扰，工作环境温度会产生波动，为了保持工作温度稳定，加热装置(加热片)的加热功率会在一定范围内波动，而加热片中的加热电流会产生额外磁场，对陀螺仪工作介质产生影响。现今使用的技术是在陀螺仪工作之前对工作磁场进行一次补偿，得到一个较稳定的工作磁场。其缺点是只对磁场进行一次补偿，加热磁场的变化会影响陀螺仪的工作介质，使核磁共振陀螺仪工作磁场的稳定性变差，降低了陀螺仪输出信号的精度，甚至使陀螺仪无法正常工作。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于核磁共振陀螺仪的分时磁补偿方法，提高了核磁共振陀螺仪工作磁场的稳定性，有效保证了陀螺仪输出信号的精度。

本发明的技术解决方案是：一种用于核磁共振陀螺仪的分时磁补偿方法，包括如下步骤：

步骤(一)：对核磁共振陀螺仪工作环境的外界磁场进行磁屏蔽；

步骤(二)：当核磁共振陀螺仪达到工作温度后，使加热功率P从[0,P1]以0.1的步距均匀取值，在每个加热功率下对陀螺仪三个轴进行磁场补偿，得到每个加热功率对应的陀螺仪三个轴的磁场补偿参数BP，所述[0,P1]为使陀螺仪工作温度稳定的加热功率范围，其中加热功率为0时陀螺仪三个轴的磁场补偿参数B0；所述磁场包括加热磁场和磁屏蔽后的剩余磁场；

步骤(三)：核磁共振陀螺仪实际工作时，控制器通过PWM脉冲信号发生器控制加热装置以使陀螺仪温度稳定，在每一个PWM脉冲时间段内，计算加热功率，然后根据步骤(二)选择加热功率对应的陀螺仪三个轴的磁场补偿参数，根据磁场补偿参数利用磁场补偿系统对陀螺仪三个轴进行磁场补偿，从而实现核磁共振陀螺仪磁场的分时补偿。

所述步骤(三)中在每一个PWM脉冲时间段内，计算加热功率，然后根据步骤(二)选择加热功率对应的陀螺仪三个轴的磁场补偿参数的实现方式为：

(2.1)当PWM脉冲为加热脉冲时，计算该脉冲时间段初始时刻的加热功率作为该脉冲时间段内的加热功率P，然后根据步骤(二)选择对应的陀螺仪三个轴的磁场补偿参数BP；

(2.2)当PWM脉冲为非加热脉冲时，该脉冲时间段内加热功率为0，选择陀螺仪三个轴的磁场补偿参数B0。

所述步骤(二)中，在每个加热功率下对陀螺仪三个轴进行磁场补偿，得到每个加热功率对应的陀螺仪三个轴的磁场补偿参数的方法如下：