CN114577193B - 自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统 - Google Patents

自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统 Download PDF

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CN114577193B CN202111617227.7A CN202111617227A CN114577193B CN 114577193 B CN114577193 B CN 114577193B CN 202111617227 A CN202111617227 A CN 202111617227A CN 114577193 B CN114577193 B CN 114577193B
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Abstract

本发明提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统，包括：计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值；以第一设定步长增加激励信号的信号幅度，记录核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值所对应的激励信号的固定信号幅度，根据核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值计算获取正弦信号幅值阈值范围；将固定信号幅度的激励信号施加到核磁共振陀螺上，实时解算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内，调整激励信号的信号幅值，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值取得最大值。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中无法保证磁共振幅度最大所导致的检测灵敏度和检测精度低的技术问题。

Description

自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统
技术领域
本发明涉及核磁共振陀螺技术领域，尤其涉及一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统。
背景技术
核磁共振陀螺是目前可以达到导航级精度体积最小的陀螺，其高精度、对加速度不敏感、标度因数稳定以及小体积低功耗等特点，被视为下一代陀螺的发展方向。由于核磁共振陀螺是通过检测核自旋进动频率，并通过反算得到角速率输入。因此对核磁共振陀螺核自旋检测灵敏度和检测精度提出了严格的要求。而核自旋信号的磁共振幅度直接影响核磁共振陀螺核自旋检测灵敏度和检测精度。然而目前核磁共振陀螺通常进行开环控制，由于各种漂移(例如温度漂移、系统传感器本身漂移)的存在，会导致磁共振幅度无法保证最大幅度，降低了核磁共振陀螺的检测灵敏度和检测精度。
发明内容
本发明提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法及系统，能够解决现有技术中无法保证磁共振幅度最大所导致的检测灵敏度和检测精度低的技术问题。
根据本发明的一方面，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法包括：对核磁共振陀螺施加初始信号幅度的激励信号以使核磁共振陀螺处于磁共振状态，计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值；以第一设定步长增加激励信号的信号幅度，实时计算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，记录核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值所对应的激励信号的固定信号幅度，根据核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值计算获取正弦信号幅值阈值范围；将固定信号幅度的激励信号施加到核磁共振陀螺上，实时解算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内，调整激励信号的信号幅值，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值取得最大值，完成自旋系综磁共振信号共振幅度控制。
进一步地，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内，调整激励信号的信号幅值具体包括：在固定信号幅度的激励信号的基础上，以第二设定步长增加激励信号的信号幅度，如果核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变大，则按照第二设定步长继续增加激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺；如果以第二设定步长增加激励信号的信号幅度，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，则按照第二设定步长持续减小激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺。
进一步地，计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值具体包括：获取核磁共振陀螺输出的正弦信号；对核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，对自相关运算结果进行低通滤波，根据低通滤波后的自相关运算的结果计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值。
进一步地，核磁共振陀螺输出的正弦信号V0可根据
Figure BDA0003436717640000021
计算获取，自相关运算结果可根据/>
Figure BDA0003436717640000031
计算获取，其中，T为积分时间，A0为正弦信号幅值，ω为信号频率，/>
Figure BDA0003436717640000032
为信号相位。
进一步地，自相关运算结果的低通滤波结果可根据YN＝a0XN-2+a1XN-1+a2XN+b1YN-1+b2YN-2来获取，其中，XN为当前时刻输入值，XN-1为前一时刻输入值，XN-2为前两时刻输入值，YN-1为前一时刻滤波结果，YN-2为前两时刻滤波结果，a0、a1、a2、b1和b2为滤波系数。
进一步地，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值可根据
Figure BDA0003436717640000033
计算获取。
根据本发明的另一方面，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，该自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统使用如上所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法进行共振幅度控制。
进一步地，自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统包括激励信号生成单元、测量系统、幅值运算单元、比较器和控制器，激励信号生成单元用于生成激励信号以对核磁共振陀螺进行激励，测量系统用于获取核磁共振陀螺输出的正弦信号，幅值运算单元用于根据核磁共振陀螺输出的正弦信号计算获取核磁共振陀螺的信号幅值，比较器用于将核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值与正弦信号幅值阈值范围相比较，控制器用于在核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内调整激励信号的信号幅值。
进一步地，激励信号生成单元包括DDS芯片和DAC模块，DDS芯片用于输出数字量的磁场激励信号，DAC模块用于将数字量的磁场激励信号转变为模拟量的磁场激励信号。
进一步地，幅值运算单元包括自相关运算模块、低通滤波模块和幅值解算模块，自相关运算模块用于对核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，低通滤波模块用于对自相关运算结果进行低通滤波，幅值解算模块用于根据低通滤波后的自相关运算结果计算获取核磁共振陀螺的信号幅值。
应用本发明的技术方案，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，该方法通过对激励相位进行闭环控制，使核自旋始终处于共振状态，采集核自旋信号，求取核自旋信号幅度，搜索核自旋信号幅度最大时对应DDS激励幅度，当核自旋信号幅度超出一定误差范围时自动调整DDS激励幅度，调整DDS激励幅度并输入到核磁共振陀螺，使核自旋信号幅度回到最大值附近，因此，本发明所提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法与现有技术相比，利用激励信号幅度与磁共振信号幅度之间的相关性，通过控制激励信号的幅度以实现磁共振信号一直保持最大共振幅度，此种方式能够保证磁共振陀螺始终保持最大共振幅度，提高核磁共振陀螺核自旋检测灵敏度和检测精度。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明的具体实施例提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法的流程框图；
图2示出了根据本发明的具体实施例提供的核自旋信号幅度与激励信号幅度的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，该自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法包括：对核磁共振陀螺施加初始信号幅度的激励信号以使核磁共振陀螺处于磁共振状态，计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值；以第一设定步长增加激励信号的信号幅度，实时计算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，记录核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值所对应的激励信号的固定信号幅度，根据核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值计算获取正弦信号幅值阈值范围；将固定信号幅度的激励信号施加到核磁共振陀螺上，实时解算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内，调整激励信号的信号幅值，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值取得最大值，完成自旋系综磁共振信号共振幅度控制。
应用此种配置方式，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，该方法通过对激励相位进行闭环控制，使核自旋始终处于共振状态，采集核自旋信号，求取核自旋信号幅度，搜索核自旋信号幅度最大时对应DDS激励幅度，当核自旋信号幅度超出一定误差范围时自动调整DDS激励幅度，调整DDS激励幅度并输入到核磁共振陀螺，使核自旋信号幅度回到最大值附近，因此，本发明所提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法与现有技术相比，利用激励信号幅度与磁共振信号幅度之间的相关性，通过控制激励信号的幅度以实现磁共振信号一直保持最大共振幅度，此种方式能够保证磁共振陀螺始终保持最大共振幅度，提高核磁共振陀螺核自旋检测灵敏度和检测精度。
具体地，在本发明中，为了实现自旋系综磁共振信号共振幅度控制，首先需要对核磁共振陀螺施加初始信号幅度的激励信号以使核磁共振陀螺处于磁共振状态，计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值。在本发明中，计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值具体包括：获取核磁共振陀螺输出的正弦信号；对核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，对自相关运算结果进行低通滤波，根据低通滤波后的自相关运算的结果计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值。
作为本发明的一个具体实施例，核磁共振陀螺输出的正弦信号V0可根据
Figure BDA0003436717640000071
计算获取，自相关运算结果可根据/>
Figure BDA0003436717640000072
计算获取，其中，T为积分时间，A0为正弦信号幅值，ω为信号频率，/>
Figure BDA0003436717640000073
为信号相位。作为本发明的其他实施例，核磁共振陀螺输出的正弦信号V0也可表达为/>
Figure BDA0003436717640000074
在获得核磁共振陀螺的自相关运算结果之后，由于实际应用中积分时间T无法取无穷，为快速求出幅值A0，可以对自相乘的运算结果
Figure BDA0003436717640000075
进行低通滤波处理以滤除高频段
Figure BDA0003436717640000076
自相关运算结果的低通滤波结果可根据YN＝a0XN-2+a1XN-1+a2XN+b1YN-1+b2YN-2来获取，其中，XN为当前时刻输入值，XN-1为前一时刻输入值，XN-2为前两时刻输入值，YN-1为前一时刻滤波结果，YN-2为前两时刻滤波结果，a0、a1、a2、b1和b2为滤波系数，滤波系数可根据实际对运算精度和滞后时间的需求进行设计。
在对自相关运算结果进行低通滤波处理之后，根据低通滤波后的自相关运算的结果计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值可根据
Figure BDA0003436717640000081
计算获取。
进一步地，在获取了核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0之后，以第一设定步长ΔAin持续增加激励信号的信号幅度，实时计算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，记录核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值max(A0)所对应的激励信号的固定信号幅度Ain1，根据核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值max(A0)计算获取正弦信号幅值阈值范围。在本发明中，正弦信号幅值阈值范围为[max(A0)-Err，max(A0)]，其中，Err为设定误差值，可根据实际情况进行设定。
接着，将固定信号幅度的激励信号施加到核磁共振陀螺上，实时解算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i未处于正弦信号幅值阈值范围[max(A0)-Err，max(A0)]内，调整激励信号的信号幅值A0i，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i取得最大值，完成自旋系综磁共振信号共振幅度控制。
在本发明中，如图2所示，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内，调整激励信号的信号幅值具体包括：在固定信号幅度的激励信号的基础上，以第二设定步长增加激励信号的信号幅度，如果核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变大，则按照第二设定步长继续增加激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺；如果以第二设定步长增加激励信号的信号幅度，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，则按照第二设定步长持续减小激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺。
作为本发明的一个具体实施例，如图2所示，在固定信号幅度Ain1的激励信号的基础上，以第二设定步长ΔAin'增加激励信号的信号幅度，第二设定步长ΔAin'可根据实际情况进行设定。当需要实现核磁共振陀螺幅度的快速调整时，可将第二设定步长设置的大一些，当需要实现核磁共振陀螺幅度的精细调整时，可将第二设定步长设置的小一些，作为本发明的其他实施例，也可将第二设定步长ΔAin'设置为与第一设定步长ΔAin相同。当核磁共振陀螺由于各种漂移使得A0i<(max(A0)-Err)时，DDS激励幅度由Ain1增加为Ain1+ΔAin'，如果核自旋信号幅度A0i变大，则按照固定步长ΔAin'继续增加，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i变小，按照正弦信号幅值A0i变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺；如果以第二设定步长ΔAin'增加激励信号的信号幅度，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i变小，则按照第二设定步长ΔAin'持续减小激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺。
根据本发明的另一方面，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，该自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统使用如上所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法进行共振幅度控制。
应用此种配置方式，提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，该系统通过对激励相位进行闭环控制，使核自旋始终处于共振状态，采集核自旋信号，求取核自旋信号幅度，搜索核自旋信号幅度最大时对应DDS激励幅度，当核自旋信号幅度超出一定误差范围时自动调整DDS激励幅度，调整DDS激励幅度通过DA输入到核磁共振陀螺，使核自旋信号幅度回到最大值附近，因此，本发明所提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统与现有技术相比，利用激励信号幅度与磁共振信号幅度之间的相关性，通过控制激励信号的幅度以实现磁共振信号一直保持最大共振幅度，此种方式能够保证磁共振陀螺始终保持最大共振幅度，提高核磁共振陀螺核自旋检测灵敏度和检测精度。
具体地，在本发明中，自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统包括激励信号生成单元、测量系统、幅值运算单元、比较器和控制器，激励信号生成单元用于生成激励信号以对核磁共振陀螺进行激励，测量系统用于获取核磁共振陀螺输出的正弦信号，幅值运算单元用于根据核磁共振陀螺输出的正弦信号计算获取核磁共振陀螺的信号幅值，比较器用于将核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值与正弦信号幅值阈值范围相比较，控制器用于在核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于正弦信号幅值阈值范围内调整激励信号的信号幅值。
进一步地，在本发明中，激励信号生成单元包括DDS芯片和DAC模块，DDS芯片用于输出数字量的磁场激励信号，DAC模块用于将数字量的磁场激励信号转变为模拟量的磁场激励信号。
此外，在本发明中，为了获取核磁共振陀螺的信号幅值，幅值运算单元包括自相关运算模块、低通滤波模块和幅值解算模块，自相关运算模块用于对核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，低通滤波模块用于对自相关运算结果进行低通滤波，幅值解算模块用于根据低通滤波后的自相关运算结果计算获取核磁共振陀螺的信号幅值。
为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明所提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法进行详细说明。
如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，该方法具体包括如下步骤。
步骤一，对核磁共振陀螺施加初始信号幅度的激励信号Ain以使核磁共振陀螺处于磁共振状态，获取核磁共振陀螺的量子传感器输出的正弦信号，核磁共振陀螺输出的正弦信号V0可根据
Figure BDA0003436717640000111
计算获取；对核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，对自相关运算结果进行低通滤波，自相关运算结果可根据/>
Figure BDA0003436717640000112
计算获取，其中，T为积分时间，A0为正弦信号幅值，ω为信号频率，/>
Figure BDA0003436717640000113
为信号相位。根据低通滤波后的自相关运算的结果计算获取核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值可根据
Figure BDA0003436717640000114
计算获取。
步骤二，以第一设定步长ΔAin增加激励信号的信号幅度，实时计算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，记录核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值max(A0)所对应的激励信号的固定信号幅度Ain1，根据核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值max(A0)计算获取正弦信号幅值阈值范围。在本发明中，正弦信号幅值阈值范围为[max(A0)-Err，max(A0)]，其中，Err为设定误差值，可根据实际情况进行设定。
步骤三，将固定信号幅度的激励信号施加到核磁共振陀螺上，实时解算核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i，当核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i未处于正弦信号幅值阈值范围[max(A0)-Err，max(A0)]内，在固定信号幅度的激励信号的基础上，以第二设定步长增加激励信号的信号幅度，DDS激励幅度由Ain1增加为Ain1+ΔAin'，如果核自旋信号幅度A0i变大，则按照固定步长ΔAin'继续增加，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i变小，按照正弦信号幅值A0i变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺；如果以第二设定步长ΔAin'增加激励信号的信号幅度，核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值A0i变小，则按照第二设定步长ΔAin'持续减小激励信号的信号幅度，直至核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动核磁共振陀螺，完成自旋系综磁共振信号共振幅度控制。
综上所述，本发明提供了一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，由于核磁共振陀螺处于磁共振状态时，磁共振信号的幅度与磁共振的激励信号幅度具有一定的关系，该方法通过对激励相位进行闭环控制，使核自旋始终处于共振状态，采集核自旋信号，求取核自旋信号幅度，搜索核自旋信号幅度最大时对应DDS激励幅度，当核自旋信号幅度超出一定误差范围时自动调整DDS激励幅度，调整DDS激励幅度通过DA输入到核磁共振陀螺，使核自旋信号幅度回到最大值附近，因此，本发明所提供的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法与现有技术相比，利用激励信号幅度与磁共振信号幅度之间的相关性，通过控制激励信号的幅度以实现磁共振信号一直保持最大共振幅度，此种方式能够在核自旋信号幅度减少时采取一定方法，让核自旋信号幅度直接回到最大幅度，确保核磁共振陀螺的检测灵敏度和检测精度。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，其特征在于，所述自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法包括：
对核磁共振陀螺施加初始信号幅度的激励信号以使所述核磁共振陀螺处于磁共振状态，计算获取所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值；
以第一设定步长增加所述激励信号的信号幅度，实时计算所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，记录所述核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值所对应的激励信号的固定信号幅度，根据所述核磁共振陀螺的最大正弦信号幅值计算获取正弦信号幅值阈值范围；
将所述固定信号幅度的激励信号施加到所述核磁共振陀螺上，实时解算所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值，当所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于所述正弦信号幅值阈值范围内，调整所述激励信号的信号幅值，直至所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值取得最大值，完成自旋系综磁共振信号共振幅度控制；当所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于所述正弦信号幅值阈值范围内，调整所述激励信号的信号幅值具体包括：在所述固定信号幅度的激励信号的基础上，以第二设定步长增加所述激励信号的信号幅度，如果所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变大，则按照所述第二设定步长继续增加所述激励信号的信号幅度，直至所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照所述正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动所述核磁共振陀螺；如果以第二设定步长增加所述激励信号的信号幅度，所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，则按照所述第二设定步长持续减小所述激励信号的信号幅度，直至所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值变小，按照所述正弦信号幅值变小之前的正弦信号所对应的激励信号的信号幅度以驱动所述核磁共振陀螺。
2.根据权利要求1所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，其特征在于，计算获取所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值具体包括：获取所述核磁共振陀螺输出的正弦信号；对所述核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，对所述自相关运算结果进行低通滤波，根据低通滤波后的所述自相关运算的结果计算获取所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值。
3.根据权利要求2所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，其特征在于，所述核磁共振陀螺输出的正弦信号V0可根据
Figure FDA0004049206240000021
计算获取，所述自相关运算结果可根据/>
Figure FDA0004049206240000022
计算获取，其中，T为积分时间，A0为正弦信号幅值，ω为信号频率，/>
Figure FDA0004049206240000023
为信号相位。
4.根据权利要求3所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，其特征在于，所述自相关运算结果的低通滤波结果可根据YN＝a0XN-2+a1XN-1+a2XN+b1YN-1+b2YN-2来获取，其中，XN为当前时刻输入值，XN-1为前一时刻输入值，XN-2为前两时刻输入值，YN-1为前一时刻滤波结果，YN-2为前两时刻滤波结果，a0、a1、a2、b1和b2为滤波系数。
5.根据权利要求4所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法，其特征在于，所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值可根据
Figure FDA0004049206240000024
计算获取。
6.一种自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，其特征在于，所述自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统使用如权利要求1至5中任一项所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制方法进行共振幅度控制。
7.根据权利要求6所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，其特征在于，所述自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统包括激励信号生成单元、测量系统、幅值运算单元、比较器和控制器，所述激励信号生成单元用于生成激励信号以对所述核磁共振陀螺进行激励，所述测量系统用于获取所述核磁共振陀螺输出的正弦信号，所述幅值运算单元用于根据所述核磁共振陀螺输出的正弦信号计算获取所述核磁共振陀螺的信号幅值，所述比较器用于将所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值与正弦信号幅值阈值范围相比较，所述控制器用于在所述核磁共振陀螺输出的正弦信号幅值未处于所述正弦信号幅值阈值范围内调整所述激励信号的信号幅值。
8.根据权利要求7所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，其特征在于，所述激励信号生成单元包括DDS芯片和DAC模块，所述DDS芯片用于输出数字量的磁场激励信号，所述DAC模块用于将数字量的磁场激励信号转变为模拟量的磁场激励信号。
9.根据权利要求7所述的自旋系综磁共振信号共振幅度控制系统，其特征在于，所述幅值运算单元包括自相关运算模块、低通滤波模块和幅值解算模块，所述自相关运算模块用于对所述核磁共振陀螺输出的正弦信号进行自相关运算，所述低通滤波模块用于对自相关运算结果进行低通滤波，所述幅值解算模块用于根据低通滤波后的自相关运算结果计算获取所述核磁共振陀螺的信号幅值。
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