[发明专利]应用于小型化原子磁力计的读出方法、装置、设备及介质

权利要求书

1.一种应用于小型化原子磁力计的读出方法，其特征在于，所述小型化原子磁力计由激光耦合光路、小型化磁力计探头和信号采集控制电路组成，所述小型化磁力计探头由保偏光纤、准直透镜、偏振片、反射镜、四分之一波片、碱金属原子气室、热电偶、无磁加热片、隔热腔、三轴线圈、光电二极管以及探头外壳组成，所述方法包括下述步骤：

接收并响应磁力计读出请求；

基于预设温度驱动所述无磁加热片对所述小型化磁力计探头的原子气室进行恒温加热；

采集当前静磁场数据并基于预设剩磁强度对所述三轴线圈进行磁场补偿；

采集所述光电二极管的输出信号；

基于锁相放大器对所述输出信号进行解调放大处理；

基于PID算法对所述锁相放大器输出进行锁零操作，并将反馈信号反馈至所述三轴线圈，此时反馈信号产生的磁场即为测量磁场；

存储所述反馈信号；

所述采集当前静磁场数据并基于预设剩磁强度对所述三轴线圈进行磁场补偿的步骤，具体包括下述步骤：

驱动所述三轴线圈进行磁场扫描操作，并采集所述光电二极管的当前输出信号，得到测量序列；

基于所述测量序列对所述三轴线圈的磁场进行补偿操作；

所述基于所述测量序列对所述三轴线圈的磁场进行补偿操作的步骤，具体包括：

基于拟合样本函数对所述测量序列进行数值拟合操作，得到拟合曲线；

基于所述拟合曲线的极值点对所述三轴线圈磁场进行粗补偿操作；

将所述极值点反馈至所述三轴线圈，并通过PI控制模块对所述三轴线圈进行细补偿操作。

2.根据权利要求1所述的应用于小型化原子磁力计的读出方法，其特征在于，所述锁相放大器基于数字正交方式实现数字锁相操作。

3.根据权利要求1所述的应用于小型化原子磁力计的读出方法，其特征在于，所述PID算法表示为：

其中，所述为反馈信号输出，所述为光电二极管信号输入，、、分别为PID控制算法的比例、积分和微分的系数。

4.根据权利要求1所述的应用于小型化原子磁力计的读出方法，其特征在于，在所述存储所述反馈信号的步骤之后，所述方法还包括下述步骤：

将所述反馈信号存储至区块链中。

5.一种应用于小型化原子磁力计的读出装置，其特征在于，所述小型化原子磁力计由激光耦合光路、小型化磁力计探头和信号采集控制电路组成，所述小型化磁力计探头由保偏光纤、准直透镜、偏振片、反射镜、四分之一波片、碱金属原子气室、热电偶、无磁加热片、隔热腔、三轴线圈、光电二极管以及探头外壳组成，所述装置包括：

响应模块，用于接收并响应磁力计读出请求；

恒温模块，用于基于预设温度驱动所述无磁加热片对所述小型化磁力计探头的原子气室进行恒温加热；

磁场补偿模块，用于采集当前静磁场数据并基于预设剩磁强度对所述三轴线圈进行磁场补偿；

信号采集模块，用于采集所述光电二极管的输出信号；

解调放大模块，用于锁相放大器对所述输出信号进行解调放大处理；

锁零输出模块，用于基于PID算法对所述锁相放大器输出进行锁零操作，并将反馈信号反馈至所述三轴线圈，此时反馈信号产生的磁场即为测量磁场；

存储模块，用于存储所述反馈信号；

所述磁场补偿模块包括：

磁场扫描子模块，用于驱动所述三轴线圈进行磁场扫描操作，并采集所述光电二极管的当前输出信号，得到测量序列；

磁场补偿子模块，用于基于所述测量序列对所述三轴线圈的磁场进行补偿操作；

所述磁场补偿子模块包括：测量序列拟合单元、粗补偿单元以及细补偿单元：

所述测量序列拟合单元，用于基于拟合样本函数对所述测量序列进行数值拟合操作，得到拟合曲线；

所述粗补偿单元，用于基于所述拟合曲线的极值点对所述三轴线圈磁场进行粗补偿操作；

所述细补偿单元，用于将所述极值点反馈至所述三轴线圈，并通过PI控制模块对所述三轴线圈进行细补偿操作。