李 攀，刘元正，王继良

（西安飞行自动控制研究所，西安 710065）

核磁共振陀螺多层磁屏蔽系统优化设计

李 攀，刘元正，王继良

（西安飞行自动控制研究所，西安 710065）

核磁共振陀螺是目前世界上体积最小的导航级陀螺。由于核磁共振陀螺通过探测原子核的宏观磁化在静磁场中的进动频率来测量载体的角速度，为获得高精度与大动态范围，需要确保静磁场的稳定性，防止外部磁场的干扰，所以必须对核磁共振陀螺进行磁屏蔽。从核磁共振陀螺磁屏蔽原理出发，通过数学计算和计算机仿真，分析和研究了多层磁屏蔽罩结构参数对磁屏蔽系数的影响，并对核磁共振陀螺磁屏罩进行了优化设计。设计的多层磁屏蔽罩磁屏蔽系数达到了106，满足核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪的整体设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。

核磁共振陀螺仪；多层磁屏蔽；优化设计

1 理论分析

1.1 核磁共振陀螺的零偏稳定性

核磁共振陀螺的原理如图1所示。沿z轴施加静磁场B0，转矩将迫使核磁矩沿磁力线排列，大约一半的原子平行于磁力线，另一半反平行于磁力线。使用光抽运技术使原子移动到特定的塞曼子能级，此时单个原子的磁矩μF在磁力线上的投影完全相同，然后通过自旋交换碰撞使惰性气体原子沿着磁力线形成非零宏观磁矩M，如图1(a)所示。在图1(b)中沿x轴施加一个振荡磁场B1cos(ωat)，其频率ωa（几乎）等于惰性气体核磁矩的拉莫尔频率，使M从z轴倾斜并在x-y平面内进动。……