[发明专利]一种优化的铯光泵弱磁检测装置

权利要求书

1.一种优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于该装置包括铯光泵物理系统，无磁效应恒温控制器，射频源，磁阻传感器测磁模块，自激振荡模块，拉莫尔信号测量模块，北斗和GPS定位模块及嵌入式处理终端模块；其中：无磁效应恒温控制器控制铯光谱灯及铯样品吸收泡处于恒温蒸气状态，射频源激励铯光谱灯发光，由光学部件变换成左旋圆偏振光照射物理系统中的铯样品吸收泡，透过凸透镜聚焦在光电探测器上；磁阻传感器测磁模块辅助测量该装置所在地理位置的地磁场强度值，并判断所述地理位置的磁场强度范围，通过嵌入式处理终端模块分波段控制自激振荡模块中的参数，使其处于稳定自激振荡状态并输出拉莫尔频率信号；由拉莫尔信号测量模块与北斗和GPS定位模块及嵌入式处理终端模块共同测量，并精确计算该装置所处地理位置的地磁场值。

2.根据权利要求1所述的优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于：根据磁阻传感器测磁模块测量的地磁场强度值，通过嵌入式处理终端模块将装置量程14292nT至100041nT测量范围分4段，将自激振荡模块所对应的工作频率范围50kHz至350kHz分为4个波段，其波段覆盖系数由未分段前的7减至分为4个分波段后的1.63，分波段缩小了每个波段待测地磁场的覆盖范围，以提高自激振荡模块的精度及稳定性。

3.根据权利要求1所述的优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于：所述的自激振荡模块由依次连接的光电探测器、低噪声光电转换电路、前置放大器、分波段无源带通滤波器、放大器、数控衰减器、数控有源移相器及缓冲放大器组成，嵌入式处理终端模块根据磁阻传感器测磁模块辅助测量所述装置所在地理位置的地磁场强度值，控制分波段无源带通滤波器的通频带、数控有源移相器的移相量及数控衰减器的衰减值，通过低噪声光电转换电路检测铯样品吸收泡的光磁共振信号并经放大和移相后激励环绕在铯样品吸收泡的高频线圈，构成自激振荡回路并输出拉莫尔频率信号。

4.根据权利要求3所述的优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于：自激振荡模块中的光电探测器和低噪声光电转换电路由峰值波长为900nm的大面积光电二极管与超低噪声场效应管构成，采取电路热隔离措施，减少热噪声的影响，根据磁阻传感器测磁模块辅助测量装置所处地理位置的地磁场值，由嵌入式处理终端模块分4个波段选择无源带通滤波器的通频带抑制带外噪声。

5.根据权利要求3所述的优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于：所述的数控有源移相器由高速模拟开关与变容二极管及运算放大器构成，嵌入式处理终端模块根据磁阻传感器测磁模块辅助测量的装置所处地理位置的地磁场值，控制高速模拟开关切换不同的移相网络参数，得到满足自激振荡相位条件的精确移相值。

6.根据权利要求1所述的优化的铯光泵弱磁检测装置，其特征在于：北斗和GPS定位模块采用两种模式定位有利于提高定位精度，降低了一种模式卫星信号波动时的影响；在测量地磁场时，默认采用GPS卫星定位信号，显示出装置所处在地理位置的地理坐标，获得完整的地磁场信息；如果读取的GPS信号有误，切换至北斗定位系统，保证了铯光泵弱磁检测装置定位信息的可靠性。