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专利号: 202310652520X
申请人: 浙江省计量科学研究院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,集成在高精度冷原子精密测量设备的探头端,包括:片上系统级芯片,通过网络通讯协议与上位机通讯;

量子化场恒流源,为量子化场提供恒定的控制电流;

磁光阱场恒流源,为磁光阱场提供恒定的电流;

铷源分配器,用于冷却操纵铷原子;

微波发生器,用于诱导铷原子发生拉曼跃迁;

模拟数字转换器,用于采集铷原子自由下落过程中的时间和位置信息,并将模拟信号转换为数字信号输出;

现场可编程逻辑阵列,通过串行外设接口与片上系统级芯片通信,接收和处理模拟数字转换器采集的信号和外部的信号,并控制驱动量子化场恒流源、磁光阱场恒流源、微波发生器和铷源分配器。

2.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,所述片上系统级芯片、现场可编程逻辑阵列、模拟数字转换器、微波发生器、量子化场恒流源、磁光阱场恒流源和铷源分配器的驱动电路部分设置在同一控制电路板上。

3.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,采用恒温晶振为微波发生器提供参考频率。

4.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,所述模拟数字转换器采用AI‑AD7609芯片,将8路同步采样信号转换为8路数字信号通过并口进入现场可编程逻辑阵列;还设置有MAX6126芯片,输出外部参考电压至AI‑AD7609芯片。

5.根据权利要求4所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,8路同步采样信号每一路都设置了一级由电阻和电容组成的低通滤波器,经过低通滤波器后的信号接入AI‑AD7609芯片,AI‑AD7609芯片受到ADC_CONVST信号的控制,在其电平上升沿进行采样,采样得到的信号通过引脚ADC_DB0至ADC_DB15传输至现场可编程逻辑阵列,由其转发至上位机。

6.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,量子化场恒流源采用LTC2662芯片,其带有电流反馈机制,并设置有电源转换芯片和数字电位器,两者共同组成LTC2662芯片的供电电源。

7.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,磁光阱场恒流源采用LTC2662芯片,其带有电流反馈机制,并设置有电源转换芯片和数字电位器,两者共同组成LTC2662芯片的供电电源。

8.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,工作时序如下:从“0”时刻开始计时,首先由上位机发送配置信号,发送完成后进入等待状态,这时的上位机接收也为等待状态;当外部触发的信号进入测量控制系统后,开启磁光阱场恒流源和铷源分配器,这时量子化场恒流源与微波发生器处于关闭状态;一段时间后开启量子化场恒流源与微波发生器,同时关闭磁光阱场恒流源和铷源分配器;探头工作后发送信号,再打开模拟采集通道,模拟数字转换器采集信号,并使上位机接收状态开启,同时通过测量控制系统向上位机发送数据。

9.根据权利要求1所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统,其特征在于,片上系统级芯片接收上位机发送的数据与发送测量控制系统采样到的数据;数据接收的逻辑关系为接收到新的数据后更新数据并通过数据分发传递至现场可编程逻辑阵列,如果未接收到新数据则继续等待数据的更新;数据发送的逻辑关系为将模拟采集到的信号先存入先进先出存储器缓存,当数据发送的状态为正在发送时,数据继续保存在先进先出存储器中,等待发送状态结束后,先进先出存储器缓存的数据会进入新数据更新状态开启新一轮的发送;上位机读取模拟采集的数据后,反馈数据由片上系统级芯片接收并发送给现场可编程逻辑阵列,现场可编程逻辑阵列改变相对应模块的输出时间,控制量子化场恒流源的电流输出大小、磁光阱场恒流源的电流输出大小、微波发生器的输出频率与铷源分配器的控制电压。

10.一种高精度冷原子精密测量设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的一种用于高精度冷原子精密测量设备的测量控制系统。