SERF原子自旋惯性测量检测误差分析及抑制

作     者：邢力 全伟 宋天骁 蔡庆中 叶文 XING Li;QUAN Wei;SONG Tianxiao;CAI Qingzhong;YE Wen

作者机构：中国计量科学研究院热工计量科学研究所北京100029 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191 北京航天发射技术研究所北京100076 中国计量科学研究院力学与声学计量科学研究所北京100029 

基　　金：国家自然科学基金(61803015) 中国博士后科学基金(2021M703049) 

出 版 物：《北京航空航天大学学报》 (Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics)

年 卷 期：2023年第49卷第9期

页      码：2345-2350页

摘      要：在无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋惯性测量装置中,检测系统的性能是决定输出信号灵敏度和稳定性极限的关键因素。为有效抑制SERF原子自旋惯性测量的低频随机噪声,在横向电子自旋极化率稳态解和旋光角表达式的基础上,建立检测相关的输出信号误差机理模型,明确了检测系统影响最终测量信号噪声的主要因素。研究结果表明:检测光入射气室时的初始光强作为信号背景直接引起刻度系数的波动而非作用于电子自旋,而检测光的非理想线偏振导致电子自旋产生横向抽运效果和横向光频移作用,从而引入测量误差。针对检测系统影响测量信号噪声的主要参数,设计了参数优化路径:先通过优化检测光频率,提高惯性测量刻度系数,后通过检测光功率的优化,减小横向抽运效应、横向光频移作用及检测光背景波动。实验表明:通过对比输出信号的Allan方差,优化后SERF原子自旋惯性测量的零偏不稳定性减小了1.8倍,速率斜坡噪声系数从0.124 (°)/h^(2)减小至0.041 (°)/h^(2),达到了抑制测量信号低频随机噪声的效果。

主 题 词：无自旋交换弛豫 惯性测量 检测系统 误差机理 横向抽运效应 横向光频移 低频随机噪声 

学科分类：080901[080901] 0809[工学-计算机类] 08[工学] 081105[081105] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 0803[工学-仪器类] 0811[工学-水利类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13700/j.bh.1001-5965.2021.0691

馆 藏 号：203123965...