CN115762843A - 一种用于超冷原子磁场精密控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于超冷原子磁场精密控制装置，包括磁场传感器、偏置电路、控制电路和电流源，所述磁场传感器放置在距离原子最近的位置，磁场传感器测量原子附近的磁场，将测量得到的磁场值转化成电压输入偏置电路，磁场传感器摆放在距离原子非常近的位置，测量到的磁场值首先传导进入偏置电路（offset board），通过偏执电路处理得到的值再导入到PID控制电路，PID的目标值可以根据磁场大小的需要进行调整，PID控制电路输出对应电压去控制电流源线圈控制磁场，本发明使用一个磁场传感器，用较低的成本，以及简单的设计做到了毫高斯级别的磁场控制，其中，参考电路可以做到独立控制，使得稳定磁场的微调以及粗调变得非常的简单快捷。

Description

一种用于超冷原子磁场精密控制装置
技术领域
本发明涉及磁场精密控制技术领域，具体为一种用于超冷原子磁场精密控制装置。
背景技术
精密磁场控制对于基于超冷原子分子的量子模拟、测量、计算至关重要，通电线圈和永磁体主要被用做产生所需磁场的重要工具，所需磁场的大小从几十毫高斯到上百高斯不等，如何精确控制磁场成为冷原子应用需要的重要工具之一，其中，减少磁场噪声是精密控制磁场的重要部分，磁场噪声由产生磁场的线圈以及环境中的其他噪声组成，目前主流的磁场控制有被动屏蔽和主动反馈控制为主，目前，最为接近的技术方案采用两个一致的传感器，并且将两只传感器放在冷原子的两侧，用两只传感器测量值的差放入控制电路，控制电路主要有两部分组成，一个标准电压，一个PID控制电路，其中标准电压用于减去所需电压值，控制电路用于控制对应的电流源已达到一个动态控制磁场的效果；
但是目前用于超冷原子磁场精密控制装置，需要两个磁场传感器，成本高，控制电路较为复杂，两个传感器存在相互干扰的可能。
发明内容
本发明提供一种用于超冷原子磁场精密控制装置，可以有效解决上述背景技术中提出目前用于超冷原子磁场精密控制装置，需要两个磁场传感器，成本高，控制电路较为复杂，两个传感器存在相互干扰的可能的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于超冷原子磁场精密控制装置，包括磁场传感器、偏置电路、控制电路和电流源；
所述磁场传感器放置在距离原子最近的位置，磁场传感器测量原子附近的磁场，将测量得到的磁场值转化成电压输入偏置电路；
所述偏置电路由两部分组成，第一部分为参考电压，第二部分为增益调节；
所述磁场传感器测量到的电压减去参考电压，使用增益调节放大，输入控制电路，其中，参考电压、增益调节通过对应的电位器调节；
所述控制电路将从偏置电路中得到的电压给定值进行比较，进而通过控制对应的电流源而达到动态平衡磁场的作用。
根据上述技术方案，操作方法如下：磁场传感器摆放在距离原子非常近的位置，测量到的磁场值首先传导进入偏置电路（offset board ），通过偏执电路处理得到的值再导入到PID 控制电路，PID的目标值可以根据磁场大小的需要进行调整，PID控制电路输出对应电压去控制电流源线圈控制磁场。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明使用一个磁场传感器，用较低的成本，以及简单的设计做到了毫高斯级别的磁场控制，其中，参考电路可以做到独立控制，使得稳定磁场的微调以及粗调变得非常的简单快捷。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的控制装置分布图；
图2是本发明的偏置电路的设计图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1所示，本发明提供一种技术方案，一种用于超冷原子磁场精密控制装置，包括磁场传感器（Fluxgate）、偏置电路（offset board）、控制电路（PID control）以及电流源（Power Supply）；
其中，磁场传感器放置在距离原子最近的位置，用以测量原子附近的磁场。磁场传感器将测量得到的磁场值转化成电压输入偏置电路；
偏置电路有两大部分组成，第一部分为参考电压，第二部分为增益调节，磁场传感器测量到的电压用来减去参考电压后，使用增益调节放大若干倍后得到的值将被输入控制电路，其中，参考电压以及增益调节大小都可以通过对应的电位器进行调节；
控制电路将从编制电路中得到的电压给定值进行比较，进而通过控制对应的电流源而达到动态平衡磁场的作用；
具体使用方法：磁场传感器摆放在距离原子非常近的位置，测量到的磁场值首先传导进入偏置电路（offset board），通过偏执电路处理得到的值再导入到PID 控制电路，PID的目标值可以根据磁场大小的需要进行调整，PID控制电路输出对应电压去控制电流源线圈控制磁场。
如图2所示，偏置电路中IC1作为提供电路所需的参考电压，IC2则提供所需要的增益调节。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于超冷原子磁场精密控制装置，其特征在于：包括磁场传感器、偏置电路、控制电路和电流源；
所述磁场传感器放置在距离原子最近的位置，磁场传感器测量原子附近的磁场，将测量得到的磁场值转化成电压输入偏置电路；
所述偏置电路由两部分组成，第一部分为参考电压，第二部分为增益调节；
所述磁场传感器测量到的电压减去参考电压，使用增益调节放大，输入控制电路，其中，参考电压、增益调节通过对应的电位器调节；
所述控制电路将从偏置电路中得到的电压给定值进行比较，进而通过控制对应的电流源而达到动态平衡磁场。
2.根据权利要求1所述的一种用于超冷原子磁场精密控制装置，其特征在于，所操作方法如下：磁场传感器摆放在距离原子近的位置，测量到的磁场值首先传导进入偏置电路（offset board ），通过偏执电路处理得到的值再导入到PID 控制电路，PID的目标值可以根据磁场大小的需要进行调整，PID控制电路输出对应电压去控制电流源线圈控制磁场。
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