專利名稱：光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高精度地球物理測量儀器，尤其是用光泵作用原理測試光泵磁力儀吸收室吸收比的裝置及收比的測試方法。
背景技術(shù)：
目前，光泵磁力儀主要應(yīng)用于航空探測、海洋探測和空間探測。它以具有一定磁矩的原子在外磁場中產(chǎn)生塞曼分裂(Zeeman Effect)為基礎(chǔ),并采用光泵技術(shù)和磁共振技術(shù)研制而成。探頭中的吸收室是該種磁力儀的重要組成部分。決定光泵效果的主要因素有吸收室體積、充氣氣壓和氣體純度等，其制作的優(yōu)劣會直接影響測量準確度和靈敏度，甚至導(dǎo)致光泵磁力儀不能工作。利用高頻振蕩電路將樣品原子激勵至亞穩(wěn)態(tài)，同時利用光譜燈產(chǎn)生的D線照射吸 收室，使原子磁矩定向排列。通過檢測光泵作用前后透過吸收室的光強的變化來判斷光泵作用的強弱。定義吸收D線的程度為吸收比δ δ = —-100%
K其中，V1是激勵光譜燈，沒激勵吸收室時，透過吸收室的光敏元件輸出電壓；V2是同時激勵光譜燈時，透過吸收室的最小光敏元件輸出電壓。現(xiàn)有檢測吸收室是否合格的方法是在制作完吸收室后裝入探頭，通過測試探頭的整體效果來判斷吸收室的光敏電壓V2和吸收比δ。這種方法存在很多問題，比如當探頭的整體效果不好時，就不能判定一定是吸收室的問題，即便確認是吸收室的問題后，還必須從抽真空開始重新制作吸收室，既浪費了材料，又延長了磁力儀的制作周期。吉林大學張振宇博士論文“氦光泵磁測技術(shù)研究”敘述了測試吸收比的物理原理，并未設(shè)計出具體的實用裝置和在線測試方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對上述向有技術(shù)的不足，提供ー種在線測試的光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置；本發(fā)明的另一目的就在于提供ー種在線測試的光泵磁力儀吸收室吸收比的測試方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明是通過對吸收室吸收比的在線觀測，調(diào)節(jié)吸收室內(nèi)的壓強，使吸收比大于30%，實現(xiàn)對吸收比的測試，滿足光泵磁力儀對吸收室的要求。光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置，是由光泵探頭、光敏電壓采集電路和抽真空-充氣設(shè)備構(gòu)成，其特征在于，所述的光泵探頭是由高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和吸收室4，燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行圓偏振光后照射吸收室4，透過吸收室4的圓偏振光穿過透鏡5會聚于光敏兀件6,光敏兀件6將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號,經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后送入光敏電壓采集電路8，吸收室4與抽真空-充氣設(shè)備エ位15中任意接頭燒接構(gòu)成。所述的光敏電壓采集電路是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器16經(jīng).微處理器18分別連接液晶顯示器17和按鍵控制器19構(gòu)成。一種光泵磁力儀吸收室吸收比的測試方法，包 括以下步驟a、開啟抽真空-充氣設(shè)備9，將吸收室4與抽真空-充氣設(shè)備9中的エ位15中任意接頭燒接；b、高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和吸收室4，燈室2產(chǎn)生的光經(jīng)過偏振組件3后變成圓偏振光，用圓偏振光去激勵吸收室4的原子，使其產(chǎn)生光泵作用；C、通過抽真空-充氣設(shè)備9的低真空泵10、高真空渦輪分子泵11和超高真空濺射離子泵12對吸收室4抽真空，吸收室4的真空度通過指示単元14顯示；d、再通過抽真空-充氣設(shè)備9的充氣單元13對吸收室4充入氣體，指示單元14實時顯示所充氣體的壓強；e、檢測裝置初始化；f、對吸收室4充完氣后，聞頻振湯器電路I分別激勵燈室2和吸收室4,燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行圓偏振光后照射吸收室4，透過吸收室4的圓偏振光穿過透鏡5會聚于光敏元件6，光敏元件6輸出的直流電壓經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)光敏電壓采集電路8將數(shù)字信號送至微處理器18，微處理器18對信號進行處理，并在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V1 ；g、測量光敏電壓V2和吸收比δ，通過高頻振蕩器電路I激勵吸收室4，微處理器18對激勵吸收室4信號進行處理后，在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V2和吸收比δ ；h、吸收比δ合格燒下并保存，否則放氣返回到d步驟，重復(fù)e、f、g和h步驟。有益效果吸收室固定在抽真空-充氣設(shè)備的エ位上，實時地測量光敏元件的輸出電壓及吸收室的吸收比，直接在線調(diào)節(jié)吸收室的壓強，使其達到最佳的光泵效果。改變了將制作完的吸收室后裝入光泵磁力儀探頭，通過測試探頭的整體效果來判斷吸收室的吸收比，當探頭的整體效果不好時，就不能判定一定是吸收室的問題，即便確認是吸收室的問題后，還必須從抽真空開始重新制作吸收室，既浪費了材料，又浪費了時間，延長了磁力儀的制作周期。本發(fā)明不僅節(jié)約了材料，提高了吸收室的合格率，縮短了磁力儀的制作周期，提高了光泵磁力儀吸收室的質(zhì)量，操作簡單，成本低廉。


附圖1為光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置光泵探頭結(jié)構(gòu)框圖附圖2為抽真空-充氣設(shè)備9組成框圖。附圖3為圖1中光敏電壓采集電路8的結(jié)構(gòu)框圖附圖4為光泵磁力儀吸收室吸收比的測試方法流程圖I高頻振蕩電路，2燈室，3偏振組件，4吸收室，5透鏡，6光敏元件，7電流電壓轉(zhuǎn)換器，8光敏電壓采集電路，9抽真空一充氣設(shè)備，10真空泵，11分子泵，12離子泵，13充氣單元，14指示単元，15エ位，16模數(shù)轉(zhuǎn)換器，17液晶顯示器，18微處理器，19按鍵控制器。
具體實施例方式下面結(jié)核附圖和實施例作進ー步的詳細說明光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置，是由光泵探頭、光敏電壓采集電路和抽真空-充氣設(shè)備構(gòu)成，其特征在于，所述的光泵探頭是由高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和吸收室4，燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行圓偏振光后照射吸收室4，透過吸收室4的圓偏振光穿過透鏡5會聚于光敏兀件6,光敏兀件6將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號,經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后送入光敏電壓采集電路8，吸收室4與抽真空-充氣設(shè)備エ位15中任意接頭燒接構(gòu)成。所述的光敏電壓采集電路是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器16經(jīng)微處理器18分別連接液晶顯示器17和按鍵控制器19構(gòu)成。
一種光泵磁力儀吸收室吸收比的測試方法，包括以下步驟a、開啟抽真空-充氣設(shè)備9，將吸收室4與抽真空-充氣設(shè)備9中的エ位15中任意接頭燒接；b、高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和吸收室4，燈室2產(chǎn)生的光經(jīng)過偏振組件3后變成圓偏振光，用圓偏振光去激勵吸收室4中的氦原子，使其產(chǎn)生光泵作用；C、通過抽真空-充氣設(shè)備9的低真空泵10、高真空渦輪分子泵11和超高真空濺射離子泵12對吸收室4抽真空，吸收室4的真空度通過指示単元14顯示；d、再通過抽真空-充氣設(shè)備9的充氣單元13對吸收室4充入氣體，指示單元14實時顯示所充氣體的壓強；e、檢測裝置初始化；f、對吸收室4充完氣后，聞頻振湯器電路I分別激勵燈室2和吸收室4,燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行圓偏振光后照射吸收室4，透過吸收室4的圓偏振光穿過透鏡5會聚于光敏元件6，光敏元件6輸出的直流電壓經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)光敏電壓采集電路8將數(shù)字信號送至微處理器18，微處理器18對信號進行處理，并在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V1 ；g、測量光敏電壓V2和吸收比δ，通過高頻振蕩器電路I激勵吸收室4，微處理器18對激勵吸收室4信號進行處理后，在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V2和吸收比δ ；h、吸收比δ合格燒下并保存，否則放氣返回到d步驟，重復(fù)e、f、g和h步驟。光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置光泵探頭如圖1所示高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和收室4，燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行的圓偏振光，用圓偏振光去激勵吸收室4中的氦原子，使其產(chǎn)生光泵作用，透過吸收室4的光經(jīng)過透鏡5會聚在光敏元件6上，將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7轉(zhuǎn)換成電壓信號后送入光敏電壓采集電路8，再經(jīng)光敏電壓采集電路8將數(shù)字信號送至微處理器18，微處理器18對信號進行處理，處理結(jié)果在液晶顯示器17上顯示。抽真空-充氣設(shè)備9如圖2所示吸收室4燒接在抽真空-充氣設(shè)備9的エ位15上，抽真空-充氣設(shè)備9的抽真空単元包括抽低真空的真空泵10、高真空的渦輪分子泵11和超高真空的濺射離子泵12三部分，抽真空-充氣設(shè)備9的抽氣極限真空度可達10_8Pa，吸收室4的真空度通過指示單元14顯示，充氣單元13對吸收室4充以130Pa壓強的氣體，并在指示單元14實時顯示。
光敏電壓采集電路8如圖3所示數(shù)模轉(zhuǎn)換器16將電流電壓轉(zhuǎn)換器7輸出的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送至微處理器18，經(jīng)微處理器18處理后將電壓V1在液晶顯示器17上顯示。高頻振蕩器電路I激勵吸收室4，通過按鍵控制器19的控制，在液晶顯示器17上顯示電壓V2以及吸收比δ，并將這一組數(shù)據(jù)存儲至微處理器內(nèi)部的存儲空間中。光泵磁力儀吸收室吸收比的測試過程如圖4所示a、開啟抽真空-充氣設(shè)備9，將吸收室4與抽真空-充氣設(shè)備9中的エ位15中任意接頭燒接，エ位15有六個接頭，可同時燒接6個吸收室4，也可以燒I個吸收室4 ;b、高頻振蕩電路I分別激勵燈室2和吸收室4，燈室2產(chǎn)生的光經(jīng)過偏振組件3后變成圓偏振光，用圓偏振光去激勵吸收室4中的氦原子，使其產(chǎn)生光泵作用；C、通過抽真空-充氣設(shè)備9的低真空泵10、高真空渦輪分子泵11和超高真空濺射離子泵12對吸收室4抽真空，吸收室4的真空度通過指示単元14顯示； d、再通過抽真空-充氣設(shè)備9的充氣單元13對吸收室4充入氦氣體，指示単元14實時顯示所充氣體的壓強；e、檢測裝置初始化；f、對吸收室4充完氣后，聞頻振湯器電路I分別激勵燈室2和吸收室4,燈室2發(fā)出的光經(jīng)偏振組件3變成平行圓偏振光后照射吸收室4，透過吸收室4的圓偏振光穿過透鏡5會聚于光敏元件6，光敏元件6輸出的直流電壓經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器7將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)光敏電壓采集電路8將數(shù)字信號送至微處理器18，微處理器18對信號進行處理，并在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V1 ；g、測量光敏電壓V2和吸收比δ，通過高頻振蕩器電路I激勵吸收室4，微處理器18對激勵吸收室4信號進行處理后，在液晶顯示器17上顯示光敏電壓V2和吸收比δ ；h、吸收比δ大于30%燒下并保存；當吸收比δ未達到30%則給吸收室放氣，返回到d步驟，重復(fù)e、f、g和h步驟，重新開始測試吸收比δ，以致吸收比δ滿足氦光泵磁力儀的要求為止。鉀、銣、銫光泵磁力儀吸收室吸收比的測試與本實施例相同，不在--累述。
權(quán)利要求
1.一種光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置，是由光泵探頭、光敏電壓采集電路和抽真空-充氣設(shè)備構(gòu)成，其特征在于，所述的光泵探頭是由高頻振蕩電路(I)分別激勵燈室(2)和吸收室(4)，燈室(2)發(fā)出的光經(jīng)偏振組件(3)變成平行圓偏振光后照射吸收室(4)，透過吸收室(4)的圓偏振光穿過透鏡(5)會聚于光敏元件￠)，光敏元件(6)將光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器(7)將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后送入光敏電壓采集電路(8)，吸收室(4)與抽真空-充氣設(shè)備工位(15)中任意接頭燒接構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求I所述的光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置，其特征在于，所述的光敏電壓采集電路(8)是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(16)經(jīng).微處理器(18)分別連接液晶顯示器(17)和按鍵控制器(19)構(gòu)成。
3.一種光泵磁力儀吸收室吸收比的測試方法，其特征在于，包括以下步驟 a、開啟抽真空-充氣設(shè)備(9)，將吸收室(4)與抽真空-充氣設(shè)備(9)中的工位(15)中任意接頭燒接； b、高頻振蕩電路(I)分別激勵燈室(2)和吸收室(4)，燈室(2)產(chǎn)生的光經(jīng)過偏振組件(3)后變成圓偏振光，用圓偏振光去激勵吸收室(4)中的原子，使其產(chǎn)生光泵作用； C、通過抽真空-充氣設(shè)備(9)的低真空泵(10)、高真空渦輪分子泵(11)和超高真空濺射離子泵(12)對吸收室(4)抽真空，吸收室(4)的真空度通過指示單元(14)顯示； d、再通過抽真空-充氣設(shè)備(9)的充氣單元(13)對吸收室(4)充入氣體，指示單元(14)實時顯示所充氣體的壓強； e、檢測裝置初始化； f、對吸收室(4)充完氣后，高頻振蕩器電路(I)分別激勵燈室(2)和吸收室(4)，燈室(2)發(fā)出的光經(jīng)偏振組件(3)變成平行圓偏振光后照射吸收室(4)，透過吸收室(4)的圓偏振光穿過透鏡(5)會聚于光敏兀件(6),光敏兀件(6)輸出的直流電壓經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)換器(7)將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)光敏電壓采集電路(8)將數(shù)字信號送至微處理器(18)，微處理器(18)對信號進行處理，并在液晶顯示器(17)上顯示光敏電壓V1 ； g、測量光敏電壓V2和吸收比δ，通過高頻振蕩器電路(I)激勵吸收室(4)，微處理器(18)對激勵吸收室(4)信號進行處理后，在液晶顯示器(17)上顯示光敏電壓V2和吸收比δ ； h、吸收比δ大于30%燒下并保存，否則放氣返回到d步驟，重復(fù)e、f、g和h步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光泵磁力儀吸收室吸收比的測試裝置及測試方法。測試裝置是由光泵探頭、光敏電壓采集電路和抽真空-充氣設(shè)備構(gòu)成；吸收室固定在抽真空-充氣設(shè)備的工位上，實時地測量光敏元件的輸出電壓及吸收室的吸收比，直接在線調(diào)節(jié)吸收室的壓強，使其達到最佳的光泵效果。改變了將制作完的吸收室裝入光泵磁力儀探頭，通過測試探頭的整體效果來判斷吸收室的吸收比，當探頭的整體效果不好時，就不能判定一定是吸收室的問題。既浪費了材料，又浪費了時間，延長了磁力儀的制作周期。本發(fā)明不僅節(jié)約了材料，提高了吸收室的合格率，縮短了磁力儀的制作周期，提高了光泵磁力儀吸收室的質(zhì)量，操作簡單，成本低廉。
文檔編號G01V13/00GK102981190SQ20121053935
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者周志堅, 何聰, 連明昌, 程德福, 王君 申請人:吉林大學