專利名稱：四頻激光陀螺的交流穩(wěn)頻系統(tǒng)及其穩(wěn)頻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光陀螺技術(shù)，涉及一種四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)及其穩(wěn)頻方法。
背景技術(shù)：
激光陀螺是ー種基于Mgnac效應(yīng)的光學(xué)陀螺。當(dāng)載體相對(duì)于慣性空間有轉(zhuǎn)速為 ^的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，激光陀螺將會(huì)產(chǎn)生ー個(gè)正比于該轉(zhuǎn)速的拍頻輸出，如(1)式所示
權(quán)利要求
1.一種四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于包括四頻激光陀螺和交流穩(wěn)頻電路，所述四頻激光陀螺包括兩個(gè)部分透射的平面鏡以及兩組用于控制腔長的帶穩(wěn)頻壓電陶瓷的球面鏡，所述交流穩(wěn)頻電路包括順次相接的光電轉(zhuǎn)換器、帶通濾波器、相敏檢波器、整流器、 PID控制器、求和器以及電壓放大器，相敏檢波器與求和器之間還設(shè)置有一信號(hào)掃描器，其中，光電轉(zhuǎn)換器設(shè)置在其中一個(gè)平面鏡輸出處，用于接收和轉(zhuǎn)換該平面鏡輸出的光信號(hào)，而電壓放大器與兩個(gè)球面鏡的穩(wěn)頻壓電陶瓷相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于接收平面鏡輸出光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器為一個(gè)時(shí)，接收順時(shí)針光或逆時(shí)針光。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)，其特征在于接收平面鏡輸出光信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器為二個(gè)時(shí)，分別接收順時(shí)針光和逆時(shí)針光，并經(jīng)求和放大后輸入到帶通濾波器。
4.一種四頻激光陀螺交流穩(wěn)頻方法，其特征在于，包括如下步驟步驟1 施加交流電壓進(jìn)行調(diào)制通過在球面鏡穩(wěn)頻壓電陶瓷上施加交流電壓信號(hào)，對(duì)四頻激光陀螺的腔長進(jìn)行交流調(diào)制；步驟2 光電轉(zhuǎn)換并處理得到交流電壓信號(hào)光電轉(zhuǎn)換器直接接收順時(shí)針或逆時(shí)針光，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后進(jìn)行帶通濾波得到交流電壓信號(hào)；步驟3 經(jīng)相敏解調(diào)和整流得到穩(wěn)頻誤差信號(hào)根據(jù)諧振腔內(nèi)激光工作頻率ν與中心頻率Vtl之間的關(guān)系，利用掃描信號(hào)對(duì)所得到的交流電壓信號(hào)進(jìn)行相敏檢波解調(diào)，并整流得到穩(wěn)頻誤差的直流電壓信號(hào)；步驟4 輸出控制電壓加到穩(wěn)頻壓電組件經(jīng)過PID控制器后，輸出控制電壓與掃描電壓求和并經(jīng)電壓放大后加到穩(wěn)頻壓電組件上，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷使腔長發(fā)生改變，從而驅(qū)動(dòng)工作點(diǎn)向增益曲線的峰值點(diǎn)移動(dòng)，使得該誤差信號(hào)穩(wěn)定在零值，從而實(shí)現(xiàn)四頻激光陀螺的穩(wěn)頻。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四頻激光陀螺交流穩(wěn)頻方法，其特征在于當(dāng)諧振腔內(nèi)激光工作頻率ν <中心頻率Vtl時(shí)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)為與掃描信號(hào)同頻同相的電壓信號(hào)，經(jīng)過帶通濾波器后進(jìn)入到相敏檢波器中，經(jīng)整流器輸出一正的直流電壓，經(jīng)過PID控制器后，輸出控制電壓加到穩(wěn)頻壓電組件上，使得加載在穩(wěn)頻壓電陶瓷上的電壓增大，從而驅(qū)動(dòng)工作點(diǎn)向增益曲線的峰值點(diǎn)移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四頻激光陀螺交流穩(wěn)頻方法，其特征在于當(dāng)工作頻率ν <中心頻率Vtl時(shí)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器輸出的信號(hào)為與掃描信號(hào)同頻反相的電壓信號(hào)，經(jīng)過帶通濾波器后進(jìn)入到相敏檢波器中，經(jīng)整流器輸出一負(fù)的直流電壓，經(jīng)過PID控制器后，輸出控制電壓加到穩(wěn)頻壓電組件上，使得加載在穩(wěn)頻壓電陶瓷上的電壓減小，從而驅(qū)動(dòng)工作點(diǎn)向增益曲線的峰值點(diǎn)移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四頻激光陀螺交流穩(wěn)頻方法，其特征在于當(dāng)工作頻率ν <中心頻率Vtl時(shí)，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的頻率是掃描信號(hào)頻率的2倍，由于帶通濾波的選通頻率與掃描信號(hào)頻率一致，故該信號(hào)不能通過帶通濾波器，即帶通濾波器無輸出信號(hào)，此時(shí)穩(wěn)頻誤差為零，當(dāng)前工作點(diǎn)就是增益曲線的峰值點(diǎn)，加載在穩(wěn)頻壓電陶瓷上的電壓無需改變。
全文摘要
本發(fā)明屬于激光陀螺技術(shù)，涉及一種四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)及其穩(wěn)頻方法。所述四頻激光陀螺穩(wěn)頻系統(tǒng)包括四頻激光陀螺和交流穩(wěn)頻電路，所述四頻激光陀螺包括兩個(gè)平面鏡、以及兩組用于控制腔長的球面鏡，所述交流穩(wěn)頻電路包括順次相接的光電轉(zhuǎn)換器、帶通濾波器、相敏檢波器、整流器、PID控制器、求和器以及電壓放大器。其中，電壓放大器與兩個(gè)球面鏡的穩(wěn)頻壓電陶瓷相連。本發(fā)明通過在穩(wěn)頻壓電陶瓷上施加交流電壓信號(hào)對(duì)四頻激光陀螺的腔長進(jìn)行調(diào)制，然后經(jīng)帶通濾波以及相敏解調(diào)和整流得到穩(wěn)頻誤差信號(hào)，通過閉環(huán)控制使得該誤差信號(hào)穩(wěn)定在零值，從而實(shí)現(xiàn)四頻激光陀螺的穩(wěn)頻。本發(fā)明極大地簡化了四頻激光陀螺的穩(wěn)頻控制，大幅提高了穩(wěn)頻精度。
文檔編號(hào)G01C19/64GK102445198SQ20111028188
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者嚴(yán)吉中, 何穎, 呂航偉, 楊洪友, 王維科, 陳林峰, 韓宗虎, 馬沖澤 申請(qǐng)人:中國航空工業(yè)第六一八研究所