CN205537959U - 原子谱线检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种原子谱线检测系统，属于原子谱线领域。所述系统包括：装有待测原子的集成滤光共振泡，照射所述集成滤光共振泡的光源，为所述集成滤光共振泡提供磁场的C场模块，向所述集成滤光共振泡输出扫频探测信号的信号源，检测经过所述集成滤光共振泡的光信号产生光电检测信号的光电探测模块，拟合所述扫频探测信号和所述光电检测信号产生原子谱线的处理模块，所述C场模块包括线圈和以及与所述线圈相连的恒流源；所述原子谱线检测系统还包括：功率控制模块、电流控制模块及分析模块。通过在进行原子谱线检测时，控制恒流源的输出电流为I0，消除了探测信号的功率对原子谱线检测的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及原子谱线领域，特别涉及一种原子谱线检测系统。
背景技术
为了研究原子谱线，我们通常采用原子谱线检测系统来进行原子谱线的检测。原子谱线检测系统通常包括装有待测原子的集成滤光共振泡，照射集成滤光共振泡的光源，为集成滤光共振泡提供磁场的C场模块，向集成滤光共振泡输出探测信号的信号源，检测经过集成滤光共振泡的光信号产生光电检测信号的光电探测模块，拟合探测信号和光电检测信号产生原子谱线的处理模块。
研究表明，原子谱线检测系统中当输至集成滤光共振泡的探测信号的功率变化时，会对检测到的原子谱线产生影响，从而使检测到的原子谱线不准确。因此，如何消除探测信号的功率对原子谱线检测的影响，是在进行原子谱线检测时一个十分重要的课题。
实用新型内容
为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种原子谱线检测系统。所述技术方案如下：
本实用新型实施例提供了一种原子谱线检测系统，包括：装有待测原子的集成滤光共振泡，照射所述集成滤光共振泡的光源，为所述集成滤光共振泡提供磁场的C场模块，向所述集成滤光共振泡输出扫频探测信号的信号源，检测经过所述集成滤光共振泡的光信号产生光电检测信号的光电探测模块，拟合所述扫频探测信号和所述光电检测信号产生原子谱线的处理模块，所述处理模块分别与所述信号源及所述光电探测模块电连接，所述C场模块包括线圈和以及与所述线圈相连的恒流源；
所述原子谱线检测系统还包括：
控制所述信号源的输出功率的功率控制模块，所述功率控制模块与所述信号源电连接；
控制所述恒流源的输出电流的电流控制模块，所述电流控制模块与所述恒流源电连接；
使能所述功率控制模块控制所述信号源输出功率，使能所述电流控制模块控制所述恒流源输出电流，并根据光电检测信号确定电流值I0，以使能电流控制模块控制所述恒流源在进行所述原子谱线检测时输出电流为I0的分析模块；
所述分析模块分别与所述功率控制模块、所述电流控制模块、所述光电探测模块、所述信号源和所述处理模块电连接。
在本实用新型实施例的一种实现方式中，所述处理模块包括调制单元，所述分析模块包括同步鉴相单元，所述调制单元分别与所述信号源及所述同步鉴相单元电连接，所述同步鉴相单元还与所述光电探测模块电连接。
在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述系统还包括功率探测模块，所述功率探测模块与所述功率控制模块电连接。
在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述集成滤光共振泡中未充保护气体。
在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述处理模块和所述分析模块为同一个中央处理器。
在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述光源为光谱灯。
在本实用新型实施例的另一种实现方式中，所述光电探测模块为光电池。
本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在本实用新型实施例中，在多个周期内分别控制信号源输出不同功率，且每个周期内信号源的输出功率恒定，同时在多个子周期内控制恒流源输出不同电流，且每个子周期内恒流源的输出电流恒定，每个周期包括多个子周期；然后，分别根据每个子周期内的光电检测信号得到中心频率；将每个周期内所述恒流源的输出电流与所述中心频率拟合成一条直线；确定多个周期的直线交点对应的电流值I0；上述过程拟合出的每条直线均是在同样的功率下产生的，因此每条直线表示的是，在一定功率下，恒流源电流和中心频率的关系，而多条直线交点，说明的则是，在该点出电流值I0无论在何种功率下均对应一个中心频率，也就是说，在该电流值I0处，功率变化对中心频率的影响最小；所以在进行原子谱线检测时，控制恒流源的输出电流为I0，消除了探测信号的功率对原子谱线检测的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的原子谱线检测系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的直线交点示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
图1是本实用新型实施例提供的一种原子谱线检测系统的结构示意图，参见图1，原子谱线检测系统包括：装有待测原子的集成滤光共振泡101，照射集成滤光共振泡101的光源102，为集成滤光共振泡101提供磁场的C场模块103，向集成滤光共振泡101输出扫频探测信号的信号源104，检测经过集成滤光共振泡101的光信号产生光电检测信号的光电探测模块105，拟合扫频探测信号和光电检测信号产生原子谱线的处理模块106，处理模块106分别与信号源104及光电探测模块105电连接，C场模块103包括线圈1031和以及与线圈1031相连的恒流源1032；
功率控制模块107，用于控制信号源104的输出功率，功率控制模块107与信号源104电连接；
电流控制模块108，用于控制恒流源1032的输出电流，以控制磁场大小，电流控制模块108与恒流源1032电连接；
分析模块109，用于使能功率控制模块107在多个周期内分别控制信号源104输出功率不同，且每个周期内信号源104的输出功率恒定；使能电流控制模块108在多个子周期内分别控制恒流源1032输出电流不同，且每个子周期内恒流源1032的输出电流恒定，每个周期包括多个子周期；
分别根据每个子周期内的光电检测信号得到中心频率；将每个周期内恒流源1032的输出电流与中心频率拟合成一条直线；确定多个周期的直线交点对应的电流值I0；
电流控制模块108，还用于在进行原子谱线检测时，控制恒流源1032的输出电流为I0。
分析模块109分别与功率控制模块107、电流控制模块108、光电探测模块105、信号源104和处理模块106电连接。
在本实用新型实施例中，在多个周期内分别控制信号源输出不同功率，且每个周期内信号源的输出功率恒定，同时在多个子周期内控制恒流源输出不同电流，且每个子周期内恒流源的输出电流恒定，每个周期包括多个子周期；然后，分别根据每个子周期内的光电检测信号得到中心频率；将每个周期内所述恒流源的输出电流与所述中心频率拟合成一条直线；确定多个周期的直线交点对应的电流值I0；上述过程拟合出的每条直线均是在同样的功率下产生的，因此每条直线表示的是，在一定功率下，恒流源电流和中心频率的关系，而多条直线交点，说明的则是，在该点出电流值I0无论在何种功率下均对应一个中心频率，也就是说，在该电流值I0处，功率变化对中心频率的影响最小；所以在进行原子谱线检测时，控制恒流源的输出电流为I0，消除了探测信号的功率对原子谱线检测的影响。
在一种可能的实现方式中，处理模块106包括：调制单元，用于产生同频同相的调制信号和参考信号，并分别输出至信号源104和分析模块109；
分析模块109包括：同步鉴相单元，用于对光电检测信号和参考信号进行同步鉴相，并根据同步鉴相的结果确定中心频率。
调制单元分别与信号源104及同步鉴相单元电连接，同步鉴相单元还与光电探测模块105电连接。
具体地，采用调制信号对扫频探测信号f进行调制变成f1、f2两个边带，利用同步鉴相原理，当f1、f2恰好处于原子谱线中心频率fo左右两侧时，将会得到相等的两个鉴频信号V1、V2，此时说明扫频探测信号对准了原子跃迁的中心频率，因此可以得到中心频率。
进一步地，系统还包括：
功率探测模块110，用于在进行原子谱线检测时，检测信号源104的输出功率，将检测的输出功率输出至功率控制模块107；
功率控制模块107，还用于根据检测的输出功率对信号源104进行调节，以使信号源104输出功率恒定，从根源减小功率变化对原子谱线检测的影响。
功率探测模块110与功率控制模块107电连接
在本实用新型实施例中，集成滤光共振泡101中未充保护气体，原子不再被“囚禁”，使得原子可以进行快速运动，每个原子经受的平均C场相同，避免由于局部C场不同导致的信号功率频移。
在一种可能的实现方式中，处理模块106和分析模块109为同一个中央处理器。
在一种可能的实现方式中，功率控制模块107和电流控制模块108可以采用功能电路实现。
在另一种可能的实现方式中，功率控制模块107和电流控制模块108集成在处理模块106和分析模块109所处的中央处理器上。
在本实用新型实施例中，光源102为光谱灯。
在本实用新型实施例中，光电探测模块105为光电池。
在本实用新型实施例中，分析模块109还包括图形处理单元，用于当多条直线存在唯一交点时，直接确定该交点对应的电流值为I0，例如如图2所示，三条直线分别对应输出功率P1、P2、P3，三条直线存在位移交点，交点对应电流值为I0；当多条直线不存在唯一交点时，选取多条直线产生的多个交点所在一定区域的图形，确定图形的中心作为多条直线交点，确定图形的中心对应的电流值为I0。
进一步地，在本实用新型实施例中，分析模块109确定电流值I0时，多个周期的周期数大于等于3，每个周期的子周期数大于等于3。选取更多周期有利于I0的准确性。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种原子谱线检测系统，包括：装有待测原子的集成滤光共振泡，照射所述集成滤光共振泡的光源，为所述集成滤光共振泡提供磁场的C场模块，向所述集成滤光共振泡输出扫频探测信号的信号源，检测经过所述集成滤光共振泡的光信号产生光电检测信号的光电探测模块，拟合所述扫频探测信号和所述光电检测信号产生原子谱线的处理模块，所述处理模块分别与所述信号源及所述光电探测模块电连接，所述C场模块包括线圈和以及与所述线圈相连的恒流源；
其特征在于，所述原子谱线检测系统还包括：
控制所述信号源的输出功率的功率控制模块，所述功率控制模块与所述信号源电连接；
控制所述恒流源的输出电流的电流控制模块，所述电流控制模块与所述恒流源电连接；
使能所述功率控制模块控制所述信号源输出功率，使能所述电流控制模块控制所述恒流源输出电流，并根据光电检测信号确定电流值I0，以使能电流控制模块控制所述恒流源在进行所述原子谱线检测时输出电流为I0的分析模块；
所述分析模块分别与所述功率控制模块、所述电流控制模块、所述光电探测模块、所述信号源和所述处理模块电连接。
2.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述处理模块包括调制单元，所述分析模块包括同步鉴相单元，所述调制单元分别与所述信号源及所述同步鉴相单元电连接，所述同步鉴相单元还与所述光电探测模块电连接。
3.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述系统还包括功率探测模块，所述功率探测模块与所述功率控制模块电连接。
4.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述集成滤光共振泡中未充保护气体。
5.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述处理模块和所述分析模块为同一个中央处理器。
6.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述光源为光谱灯。
7.根据权利要求1所述的原子谱线检测系统，其特征在于，所述光电探测模块为光电池。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105628202A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-06-01 | 江汉大学 | 原子谱线检测系统及其控制方法 |
| CN107543611A (zh) * | 2017-09-25 | 2018-01-05 | 江汉大学 | 一种原子谱线探测装置及系统闭环时间测量方法、调制频率与光强检测频率的控制方法 |
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2016
- 2016-01-29 CN CN201620097115.1U patent/CN205537959U/zh not_active Expired - Fee Related
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