本發(fā)明涉及核磁共振陀螺儀領(lǐng)域，具體涉及一種核磁共振陀螺儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)組件布局合理，安裝對(duì)準(zhǔn)方便，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，可以對(duì)核磁共振陀螺儀樣機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究與驗(yàn)證。

背景技術(shù)：

高精度的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是國(guó)防軍事領(lǐng)域的重大需求，而陀螺儀作為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)與國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域具有重要地位。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子陀螺儀、光學(xué)陀螺儀都遇到了精度提高的瓶頸，因此量子陀螺儀逐漸成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，量子調(diào)控技術(shù)的發(fā)展和微加工工藝的進(jìn)步，使得制造高精度、小體積、低成本的核磁共振陀螺儀成為可能。因此，核磁共振陀螺儀的發(fā)展得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。

核磁共振陀螺儀誕生于20世紀(jì)70年代，其理論研究已十分成熟，但在小型化過(guò)程中存在很多技術(shù)難題。國(guó)內(nèi)外多家單位對(duì)微小型核磁共振陀螺儀技術(shù)開(kāi)展了研究，有些單位已研制出小型化樣機(jī)。但總體來(lái)說(shuō)，小型化樣機(jī)研制過(guò)程復(fù)雜、研制周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程易造成器件損壞，使得樣機(jī)的工程化生產(chǎn)與應(yīng)用十分困難。一種較好的小型化樣機(jī)研究方式是，先對(duì)各單項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，再進(jìn)行集成。目前小型化樣機(jī)研制過(guò)程的單項(xiàng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)一般在體積較大的樣機(jī)上進(jìn)行，但大體積樣機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮一體化和技術(shù)指標(biāo)，很少考慮單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的便利性，導(dǎo)致很多技術(shù)實(shí)驗(yàn)難以開(kāi)展。因此，有必要研制一種專(zhuān)用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用于樣機(jī)小型化過(guò)程中各項(xiàng)技術(shù)的驗(yàn)證，從而使研制過(guò)程更加簡(jiǎn)捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以方便地對(duì)小型化核磁共振陀螺儀樣機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究與驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)組件布局合理、安裝對(duì)準(zhǔn)方便、實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，大大方便了小型化核磁共振陀螺儀樣機(jī)的研制過(guò)程。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種核磁共振陀螺儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，包括烤箱(1)、加熱陶瓷(2)、線圈骨架(3)、線圈定位及固定組件(4)、磁屏蔽桶(5)和安裝基座(6)；其中磁屏蔽桶(5)采用四層方形，各層之間通過(guò)相互的配合定位，最外層磁屏蔽桶通過(guò)四周的圓孔，利用螺釘和螺母與安裝基座(6)固定；線圈骨架(3)利用v型槽(7)與鍵(8)進(jìn)行定位，并用支架(9)和螺釘(10)進(jìn)行固定；烤箱(1)位于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的最中部，利用螺釘固定在線圈骨架(3)中，四面開(kāi)有通光孔；加熱陶瓷(2)放置在烤箱(1)中，用于把原子氣室(11)固定在烤箱中心，且原子氣室(11)的上面貼有無(wú)磁電加熱膜，用于對(duì)原子氣室(11)進(jìn)行溫控；烤箱(1)內(nèi)留有足夠空間，以測(cè)試不同形狀加熱陶瓷(2)、不同無(wú)磁電加熱膜的溫控效果；外部光路采用籠式系統(tǒng)搭建，便于調(diào)節(jié)和對(duì)準(zhǔn)，四層磁屏蔽桶(5)側(cè)面都開(kāi)有通光孔，可供激光通過(guò)。

所述磁屏蔽桶(5)采用高導(dǎo)磁率的材料1j85坡莫合金制作，每層桶厚度為4mm，層間距為7mm；屏蔽桶形狀為方形，層間有墊片，通過(guò)層間配合實(shí)現(xiàn)各層通光孔的準(zhǔn)確對(duì)齊。

所述線圈骨架(3)與v型槽(7)相切，實(shí)現(xiàn)軸線定位，且通過(guò)鍵(8)連接，實(shí)現(xiàn)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的定位；支架(9)通過(guò)螺釘固定在v型槽(7)上，支架(9)上部有螺紋孔，用螺釘(10)壓緊線圈骨架(3)進(jìn)行固定。

所述烤箱(1)由烤箱外殼(101)與烤箱蓋(102)組成，烤箱外殼(101)和烤箱蓋(102)通過(guò)螺釘固定，并夾緊內(nèi)部的加熱陶瓷(2)；烤箱(1)外殼四周開(kāi)有通光孔，其中入射光方向?yàn)殡A梯孔(104)，進(jìn)行高斯光束整形，出射光方向?yàn)樨炌ǖ膱A孔，減小對(duì)出射光強(qiáng)的影響；烤箱(1)內(nèi)部上下兩塊加熱陶瓷(2)相對(duì)安裝，原子氣室(11)夾緊在兩塊陶瓷中央；加熱陶瓷(2)上側(cè)面和背面均有凹槽，側(cè)面的用于上下相對(duì)安裝時(shí)構(gòu)成通光孔，背面的用于粘貼無(wú)磁電加熱膜。

所述加熱陶瓷(2)采用材料聚醚醚酮peek、氮化硼陶瓷，其導(dǎo)熱率均在30w/(m·k)左右，根據(jù)氣室對(duì)溫度分布的不同要求與無(wú)磁電加熱膜方案的不同，設(shè)計(jì)不同形狀的加熱陶瓷。

除加熱陶瓷(2)與原子氣室(11)外，所述烤箱(1)、線圈骨架(3)、v型槽(7)以及線圈固定支架(9)的材料均為聚醚醚酮peek。

所述安裝基座(6)采用鈑金件焊接方式加工，保證表面的平行度和平面度，為磁屏蔽桶(5)及其內(nèi)部的v型槽、線圈骨架、烤箱及原子氣室等結(jié)構(gòu)件提供良好的安裝基準(zhǔn)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明的光路位于屏蔽桶外部，采用籠式系統(tǒng)搭建，便于安裝調(diào)節(jié)，并且易于進(jìn)行光束質(zhì)量、光線偏振態(tài)等參數(shù)的測(cè)量。

(2)本發(fā)明對(duì)磁屏蔽桶、線圈和烤箱等部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既能保證良好的磁屏蔽性能、磁場(chǎng)控制精度和溫度控制性能，又便于更換部件進(jìn)行不同的單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。

(3)本發(fā)明組件布局合理，安裝對(duì)準(zhǔn)方便，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單，可對(duì)不同技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，有效地解決了核磁共振陀螺儀小型化樣機(jī)研制過(guò)程復(fù)雜、研制周期長(zhǎng)的問(wèn)題，為樣機(jī)的研制提供了便利。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種核磁共振陀螺儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)總體剖面圖；

圖2為本發(fā)明的磁屏蔽桶最外層桶軸測(cè)圖；

圖3為本發(fā)明線圈骨架及其定位與固定組件，其中(a)為軸測(cè)視圖，(b)為爆炸視圖；

圖4為本發(fā)明烤箱與加熱結(jié)構(gòu)的爆炸視圖；

圖5為整體光路結(jié)構(gòu)的軸測(cè)圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施結(jié)構(gòu)如圖1所示，一種核磁共振陀螺儀實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，包括烤箱1、加熱陶瓷2、線圈骨架3、線圈定位及固定組件4、磁屏蔽桶5、安裝基座6、v型槽7、鍵8、固定支架9、固定螺釘10、原子氣室11等部件。加熱陶瓷2放在烤箱1中，用于把原子氣室11固定在烤箱中心，且原子氣室11上面貼有無(wú)磁電加熱膜，用于對(duì)原子氣室11進(jìn)行溫控。線圈定位及固定組件4包括v型槽7、鍵8、固定支架9和固定螺釘10，對(duì)線圈骨架3進(jìn)行定位和固定。磁屏蔽桶5為四層方形結(jié)構(gòu)，每層之間通過(guò)相互的配合定位，最外層磁屏蔽桶通過(guò)四周的圓孔，利用螺釘和螺母與安裝基座6固定。磁屏蔽桶內(nèi)部的結(jié)構(gòu)件烤箱1、線圈骨架3、v型槽7以及線圈固定支架9，其材料均為聚醚醚酮。安裝基座6采用鈑金件焊接方式加工，表面具有高的平行度和平面度，為磁屏蔽桶5及其內(nèi)部各結(jié)構(gòu)件提供良好的安裝基準(zhǔn)。

圖2為本發(fā)明的最外層磁屏蔽桶軸測(cè)圖。磁屏蔽桶5采用高導(dǎo)磁率的材料1j85坡莫合金制作，每層桶厚度為4mm，層間距為7mm，且上面開(kāi)有不同用途的通孔，其中四周的8個(gè)通孔501用于通過(guò)螺釘，利用螺釘和螺母將屏蔽桶下層與安裝基座6固定；四角的4個(gè)通孔502用于屏蔽桶上層與安裝基座6的定位和固定；側(cè)面開(kāi)有4個(gè)通光孔503，可以使激光通入到原子氣室；提高方形磁屏蔽桶加工的表面平行度、垂直度和平面度，可以使接觸面高精度配合，從而使各層通光孔實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)齊；桶頂開(kāi)有4個(gè)通孔504，供內(nèi)部引線引出及消磁線通過(guò)。

圖3為本發(fā)明線圈骨架及其定位與固定組件，其中(a)為軸測(cè)視圖，(b)為爆炸視圖。線圈骨架3通過(guò)與v型槽7相切實(shí)現(xiàn)軸線定位，v型槽上開(kāi)有鍵槽702，可通過(guò)鍵8連接實(shí)現(xiàn)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的定位，并用頂塊701進(jìn)行軸向壓緊。支架9通過(guò)螺釘固定在v型槽上，支架頂部有螺紋孔，可以用螺釘10壓緊線圈骨架以進(jìn)行固定?？鞠?放置在線圈骨架3內(nèi)部，烤箱與線圈骨架利用螺釘通過(guò)通孔301固定。

圖4為本發(fā)明烤箱與加熱結(jié)構(gòu)的爆炸視圖。其中，烤箱1由烤箱外殼101與烤箱蓋102組成，烤箱外殼101和烤箱蓋102通過(guò)螺釘固定，并夾緊內(nèi)部的加熱陶瓷2?？鞠渫鈿ど祥_(kāi)有通光孔，其中入射光方向?yàn)殡A梯孔104，進(jìn)行高斯光束整形，出射光方向?yàn)樨炌ǖ膱A孔103，減小對(duì)出射光強(qiáng)的影響?？鞠鋬?nèi)部上下兩塊加熱陶瓷2相對(duì)安裝，原子氣室11夾緊在兩加熱陶瓷中央。開(kāi)槽201在上下相對(duì)安裝時(shí)構(gòu)成通光孔；背面的凹槽202用于粘貼無(wú)磁電加熱膜，根據(jù)無(wú)磁電加熱膜的不同設(shè)計(jì)大小及形狀不同的開(kāi)槽，用于保證無(wú)磁電加熱膜粘貼使與中心對(duì)準(zhǔn)，提高溫控精度。加熱陶瓷采用高導(dǎo)熱率材料聚醚醚酮peek、氮化硼陶瓷，其導(dǎo)熱率均在30w/(m·k)左右，且根據(jù)氣室對(duì)溫度分布的不同要求與無(wú)磁電加熱膜方案的不同，設(shè)計(jì)不同形狀的加熱陶瓷。

圖5為整體光路結(jié)構(gòu)的軸測(cè)圖。光路位于磁屏蔽桶外部，采用籠式系統(tǒng)搭建，便于調(diào)節(jié)對(duì)準(zhǔn)。光路包括抽運(yùn)光路和檢測(cè)光路，由光纖準(zhǔn)直組件12、光強(qiáng)穩(wěn)定組件13、偏振調(diào)節(jié)組件14和差分檢測(cè)組件15等部分構(gòu)成，能夠方便地進(jìn)行光強(qiáng)及光束質(zhì)量、偏振狀態(tài)的檢測(cè)。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。