氦光泵磁敏传感器及其关键电路设计

【摘要】氦光泵磁力仪是一种利用塞曼效应，结合光泵技术和磁共振技术研制而成的磁测仪器。由于具有灵敏度高、频率响应速度快等优点，它被广泛应用于磁法勘探、空间磁测和生物医疗等领域。氦光泵磁敏传感器作为磁力仪重要的组成部分，其设计和制作直接影响着整台仪器的性能。仪器工作时，吸收室是氦原子发生光泵作用和磁共振作用的唯一场所，吸收室的制取显得尤为关键。本文从课题研究背景入手，介绍了氦光泵磁力仪在国内外的发展现状，说明了本课题研究的意义。在此基础上，针对氦光泵磁敏传感器及其关键电路进行了设计，将主要的研究工作及成果归纳如下：1.从量子物理理论基础出发，阐述氦光泵磁敏传感器的工作原理；介绍传感器的主要组成部分，并分别对各个部分进行设计和分析；应用数学推导，简单介绍氦光泵磁敏传感器信号检测的基本原理。2.针对合格吸收室的不易制取问题，设计并实现吸收比测量电路。该电路采用两路高频激励电路分时激励氦灯和吸收室，同时配合抽真空‐充气装置，实时测量吸收比，从而判断是否完成合格吸收室的制取。3.针对高压脉冲电路的工作会给检测电路带来干扰问题，设计并实现Boost拓扑电源及高频振荡电路组成的无极高频激励电路。4.介绍固有噪声种类，分析光电转换电路的工作原理，设计电路元件参数，并计算电路整体噪声，完成前置放大电路的设计。5.对设计吸收比测量电路测试，通过吸收比测量实验制取吸收室，并利用数字锁相放大器测量吸收室共振线宽；测试无极高频激励电路，利用其实现吸收室中氦气的无极放电；测试前置放大电路的暗噪声，并测量氦光泵磁敏传感器的信噪比；对氦光泵磁敏传感器测量准确性、稳定性和响应速度进行测试，分析和总结测试结果。
【作者】何聪；
【导师】王君；
【作者基本信息】吉林大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】氦光泵磁敏传感器；吸收比；高频激励电路；前置放大电路；

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