原子磁力仪低功耗控制系统设计研究

对原子光泵磁力仪控制系统的低功耗设计进行了研究。介绍了光泵原子磁力仪的物理原理,给出了研制的原子磁力仪控制电路系统的组成。针对铯光泵磁力仪中的低功耗光源,对垂直腔面发射激光器(VCSEL)的温控和恒流驱动进行了研究。用低功耗直接数字合成器(DDS)产生精确的低噪声射频信号,并将Freescale公司的ARM Cortex-M0+微控制器作为主控单元,用数字算法替代锁定放大器硬件电路,实现了激光波长锁定和磁共振频率跟踪的数字化环路,有效降低了电路功耗。实际系统测试表明:控制部分的功耗小于185mW,地磁场强度下原子磁力仪噪声小于10pT/Hz~(0.5)(1Hz时)。