相干布居囚禁(Coherent Population Trapping,CPT)原子磁力仪是一种全光学原子磁力仪,通过磁探头原子气室内的工作元素的原子在外磁场下的塞曼效应和CPT共振信号来测量外界磁场。所以该类原子磁力仪原子气室内参与工作的的工作元素原子数密度直接关系到磁测信号的质量进而影响测量灵敏度和精度。这就需要为磁传感器设计一套温控系统,该系统既能控制磁传感器原子气室的工作温度,又能够产生较小甚至是不产生干扰磁场。本文正是针对CPT原子磁力仪的温控需求,为了提高原子磁力仪传感器工作环境的温度稳定性,改善磁力仪灵敏度和准确度,提出了一种基于数字式PID算法的无磁加热技术,完成了传感器气室的温度控制系统。实现了对磁力仪高精度的加热以及控温功能。首先,本论文对课题的背景意义进行了简要介绍,概括了几种常见的原子磁力仪及其研究现状,并重点介绍了CPT原子磁力仪的国内外研究现状。同时对各类原子磁力仪中所使用的原子气室的加热方式进行了调研和总结,简述了各加热方式的基本工作原理以及他们各自的特点。其次,重点阐述了CPT原子磁力仪的工作原理,再结合原子磁力仪的灵敏度公式以及气室内原子气体随温度的变化曲线关系,研究和分析了原子磁力仪的温控需求和必要性,提出了本温控系统的技术指标。然后,完成了系统的方案设计,并利用仿真计算验证了系统的性能,论文对原子磁力仪传感器进行了有限元热仿真,通过Matlab最小二乘法函数方法拟合热力学参数,确定了原子磁力仪传感器的传递函数。使用Matlab的Simulink工具,搭建控制系统模型并进行参数调试和仿真以确定最佳控制参数组合,仿真验证了温度控制精度优于±0.05°C,验证了控制系统在低功耗要求下的可行性和稳定性。最后,利用控制系统仿真得到的控制参数,对磁传感器的温控系统装置进行了温度加热效果和温度控制性能的实验验证,并与仿真结果进行了比较分析。实际的测量结果显示该温控系统能够实现温控需求,并且系统实现稳态后的波动最大峰峰值在0.35°C以内,满足±1°C的设计要求,且该温控系统具有良好的适应性和稳定性。该温控系统的实现和验证也为其他类型的原子磁传感器原子气室的温度控制提供了一种新的设计思路和可行性方案。