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本项目研发了一种集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统，包括输入信号接口模块、模数转换芯片、FPGA模块、DSP模块、数模转换芯片、输出信号接口模块、通信接口模块。该装置通过输入信号接口模块和模数转换芯片获取核磁共振陀螺物理表头的光电检测信号，FPGA模块一方面对含有高频载波的光电检测信号进行一次解调得到平行分量和正交分量，另一方面对一次解调的平行分量进行二次解调，FPGA模块解调的数据传送给DSP模块，DSP模块按照一定的控制算法生成控制量，数模转换芯片和输出信号接口模块把控制量转换成模拟量传送到电流源电路，产生核磁共振陀螺线圈所需的控制电流，从而实现对核磁共振陀螺磁场的闭环控制，使得核磁共振陀螺控制装置的集成度大幅提高。

(1)较实验室通用的商用仪器而言，本发明具有功能灵活的优点:磁场闭环数字控制系统可以针对核磁共振陀螺仪磁场闭环的需要进行实时的控制，便于实现复杂的控制算法，提高核磁共振陀螺磁场操控精度。 (2)本发明对核磁共振陀螺调制频率信号进行高频载波和核子谐振频率的解调采用FPGA芯片，FPGA的并行性提高了信号处理的实时速度，大大减小了系统延时，提高了系统的稳定性。 (3)采用FPGA芯片完成模数转换芯片的驱动控制，FPGA高速的对信号进行采样和预处理，兼顾速度及灵活性，同时DSP芯片用于处理数据量少，控制结构的复杂算法，充分发挥了每个模块的优点，提高了算法效率。 (4)本发明结构灵活，有较强的通用性，适于模块化设计，同时开发周期较短，系统易于维护和扩展，适于实时信号处理与控制。 (5)集成度高，大幅度减小系统体积和控制器功耗，这对于核磁共振陀螺磁场闭环功能的实现很有意义，且为核磁共振陀螺小型化和高精度奠定基础。

核磁共振陀螺仪以磁场控制为主要的原子操控方式之一，磁场的操控精度决定了核磁共振陀螺仪内部参考的准确与稳定，同时，磁场闭环控制作为核磁共振陀螺仪跟踪系统转动信号的共振激励源和频率测量单元，其闭环控制的精度与陀螺仪输出性能指标，如精度、漂移、噪声特性等直接相关。现有的核磁共振陀螺磁场闭环主要采用商用仪器在实验室中进行，而商用仪器本身存在限制：1、功能固化，不能灵活的针对核磁共振陀螺仪磁场闭环的需要进行改变；2、性能局限，一些需占用较多硬件资源的数字信号处理方法和控制方法难于应用；3、集成度低，不利于核磁共振陀螺仪整体体积的减小和功耗的降低。因此，一种集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统是必需的。

来自北京航空航天大学，可为本项目的研究开展提供良好的研究工作条件。项目的研究团队由教授、青年教师、博士生和硕士生等人员组成，团队负责人多年从事相关方面的科研与教学工作，负责完成过科技重大专项课题等以及横向合作等多项课题的研究工作。团队人员构成合理，技术基础好，研发能力强，为本项目的研究开展提供了良好的人员保障。

本项目研究成功的产品集成化核磁共振陀螺磁场闭环数字控制系统，实现对核磁共振陀螺磁场的闭环控制，使得核磁共振陀螺控制装置的集成度大幅提高。可有效实现进口替代，打破国外在本领域的技术封锁，主要的原子操控方式之一。具有广阔的市场前景。

目前处于何种研发阶段： ☒研发 ☐小试 ☐中试 ☐小批量生产 ☐产业化； 样机： ☒ 有 ☐无 其他：□如选择“其他”，请说明：。

已投入成本： 200000 元。

推广应用情况：已用于学术研究。转化方式：转化方式：合作开发、技术转让、技术许可、技术参股、采购合同、买卖合同。