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申请/专利权人：北京航空航天大学

摘要：本发明公开了一种基于电子顺磁共振的线圈常数和非正交角原位标定方法，属于原子磁强计线圈标定技术领域，其利用单光束光泵原子磁强计磁共振曲线，得到不同拉莫尔进动频率所对应的外加偏置磁场，考虑线圈轴与轴之间的非正交角，建立原位测量模型，实现了线圈三轴线圈常数和非正交角的同步提取。本发明采用上述的一种基于电子顺磁共振的线圈常数和非正交角原位标定方法，适用于小型化线圈的标定，可以直接在地磁环境下测量，规避屏蔽桶和线圈耦合的影响，实现更精确的测量。

主权项：1.一种基于电子顺磁共振的线圈常数和非正交角原位标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、启动单光束光泵原子磁强计系统，抽运激光与施加的交流激励磁场均沿z轴方向；沿待测线圈z轴施加一个固定偏置磁场Bz，沿y轴同样施加一个偏置磁场By，在偏置磁场和激励磁场的共同作用下，自旋极化的碱金属原子围绕合磁场方向进行拉莫尔进动，通过扫描激励磁场频率确定原子的拉莫尔进动频率；S2、通过更改y轴施加电流的大小，多次改变线圈在y轴施加的偏置磁场大小，得到多个不同大小的y-z轴外加偏置合磁场，外加偏置合磁场表示为线圈常数k和通过线圈电流I的乘积，根据拉莫尔进动频率和外加偏置合磁场的关系同时拟合得到y、z轴的线圈常数和y-z轴非正交角： 其中，ωyz为原子绕y-z轴外加偏置磁场与屏蔽桶内剩磁或地磁场的合磁场进行拉莫尔进动的频率；γ为碱金属原子的旋磁比；θyz为y-z轴的非正交角；ky、kz为y、z轴的线圈常数；Iy、Iz为通过线圈y、z的电流；Bx0、By0、Bz0为地磁场或屏蔽桶内剩磁沿着待测线圈三轴方向的分量；S3、沿z轴施加交流激励磁场，沿待测线圈z轴施加一个固定偏置磁场Bz，沿x轴同样施加一个偏置磁场，通过扫描激励磁场频率确定原子的拉莫尔进动频率；S4、通过更改x轴施加电流的大小，多次改变线圈在x轴施加的偏置磁场大小，得到多个不同大小的x-z轴外加偏置合磁场；根据拉莫尔进动频率和外加偏置合磁场的关系同时拟合得到x、z轴的线圈常数和x-z轴非正交角： 其中，ωxz为原子绕x-z轴外加偏置磁场与屏蔽桶内剩磁或地磁场的合磁场进行拉莫尔进动的频率；θxz为x-z轴的非正交角；kx、kz为x、z轴的线圈常数，Ix、Iz为通过线圈x、z的电流；S5、在地磁下直接测量时，沿z轴施加交流激励磁场，沿待测线圈y轴施加一个固定偏置磁场By，沿x轴同样施加一个偏置磁场，通过扫描激励磁场频率确定原子的拉莫尔进动频率；在屏蔽桶内测量时，还要沿z轴施加一个固定偏置磁场，保证远离死区；S6、通过更改x轴施加电流的大小，多次改变线圈在x轴施加的偏置磁场大小，得到多个不同大小的x-y轴外加偏置合磁场；根据拉莫尔进动频率和合磁场的关系同时拟合得到x、y轴的线圈常数和x-y轴非正交角： 其中，ωxy为原子绕x-y轴外加偏置磁场与屏蔽桶内剩磁或地磁场的合磁场进行拉莫尔进动的频率；θxy为x-y轴的非正交角。

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