董丽红，高洪宇,2，王建龙，张俊峰，裴 闯，赵小明,2

（1. 天津航海仪器研究所，天津 300131；2. 中国船舶集团有限公司航海保障技术实验室，天津 300131）

无自旋交换弛豫（Spin Exchange Relaxation Free,SERF）原子自旋陀螺仪具有10-8°/h超高理论精度，同时兼备小型化潜力，是近年来惯性导航技术领域的研究热点，在生物医学、军事国防、基础物理研究等诸多领域也拥有广泛的应用[1,2]。2002年，普林斯顿大学率先实验实现了原子自旋系综的SERF态，2005年完成0.04 °/h精度SERF陀螺仪研制[3,4]，国内北航及航天十三所也相继开展SERF陀螺研制[5-9]。

SERF陀螺仪以其超高的理论精度成为新一代陀螺仪研究重点，具有极大的开发价值和应用潜力。SERF系统通过调节主磁场位于自补偿点，实现核自旋自动补偿外界磁场扰动，同时可提高系统对角速度的敏感性，是SERF陀螺仪角速率测量的关键。国内外相关研究主要集中于自补偿点优化及控制方面[10]，一般文章中直接假设系统处于自补偿点附近，但并不是所有条件下SERF陀螺系统均存在自补偿点。当自旋弛豫时间较短、自旋极化率较低等非理想情况下补偿点可能不存在，系统本身无法实现自补偿。

本文根据SERF陀螺仪工作机理，建立SERF陀螺动力学演化方程，通过数学极值法从理论方面给出了自补偿点存在的条件，并通过仿真与实验验证弛豫率、极化率等参数对系统补偿情况影响，探索了在有限条件下提高SERF陀螺系统自补偿效果的方法。该方法可有效判定核自旋自补偿成立条件，对于弛豫时间短但启动快、带宽高的SERF陀螺（如87Rb-129Xe体系等）研制具有重要意义，为未来实现高精度、工程化提供理论支持。……