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激光陀螺儀
閱讀�26655時間�2011-07-09 10:27:02

  激�陀螺儀是一種能夠精確確定運動物理方位的儀器,是現(xiàn)代航�,航海,航天和國防工�(yè)中廣泛使用的一種載體的慣性導(dǎo)航及制導(dǎo)儀�。它用激光來作為方位測向�,以光程差來測量旋轉(zhuǎn)角速度(Sagnac效應(yīng)��

�(jié)�(gòu)

  激光陀螺儀的光�(huán)路實際上是一種光�(xué)振蕩�,按光腔形狀分有三角形陀螺和正方形陀�,腔體結(jié)�(gòu)有組件式和整體式兩種,一般三角型激光陀螺用的最�。圖1是一個典型的激光陀螺結(jié)�(gòu)示意圖。它的底座是一塊低膨脹洗漱的三角形陶瓷玻璃,在其上加工出等邊三角形的光�,陀螺儀就由這樣閉合的三角形光腔組成,三角形的邊長安裝在每個角上的輸出反射�,控制反射鏡和偏量反射鏡限定,在三角形的一條邊上安裝充以低壓氦氖混合氣體的等離子管�

激光陀螺儀的結(jié)構(gòu)

原理

  激光陀螺儀的工作原理為:在閉合光路中,由同一光源�(fā)出的沿順時針方向和反時針方向傳輸?shù)膬墒獍l(fā)生干�,利用檢測相位差或干涉條紋的變化,可以測出閉合光路旋�(zhuǎn)角速度。激光陀螺儀的基本元件是�(huán)形激光器,環(huán)形激光器由三角形或正方形的石英制成的閉合光路組成,內(nèi)有一個或幾個裝有混合氣體(氦氖氣體)的管子,兩個不透明的反射鏡和一個半透明�。用高頻電源或直流電源激�(fā)混合氣體,產(chǎn)生單色激�。為維持回路諧振,回路的周長�(yīng)為光波波長的整數(shù)�。用半透明鏡將激光導(dǎo)出回�,經(jīng)反射鏡使兩束相反傳輸?shù)募す飧缮妫ㄟ^光電探測器和電路得到與角速度成比例的�(shù)字信��

特點

  激光陀螺儀沒有旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子部�,沒有角動量,也不需要方向環(huán)框架,框架伺服機(jī)�(gòu),旋�(zhuǎn)軸承,導(dǎo)電環(huán)及力矩器和角度傳感器等活動部�,結(jié)�(gòu)簡單,工作壽命長,維修方�,可靠性高,目前激光陀螺儀的平均無故障工作時間已達(dá)到九萬小時以��

  激光陀螺儀的動�(tài)范圍很寬,測得速率為�1500度每�,最小敏感角速度小于±0.001度每小時一�,分辨率�/弧度秒數(shù)量級,用固有的數(shù)字增量輸出載體的角度和角速度信息,無需精密的模�(shù)�(zhuǎn)換器,很容易�(zhuǎn)換成�(shù)字形式,方便與計算機(jī)接口,適合捷�(lián)式系�(tǒng)使用�

  激光陀螺儀的工作溫度范圍很寬(�-55℃~�95℃),無需加溫,啟動過程時間短,系�(tǒng)反應(yīng)時間�,接通電源零點幾秒就可以投入正常工作。達(dá)�0.5度每小時的精�,只需50毫秒時間,對武器系統(tǒng)的制�(dǎo)來說,是十分寶貴��

  激光陀螺儀沒有活動部件,不存在�(zhì)量不平衡問題,所以對載體的震動及沖擊加速度都不敏感,對重力加速度的敏感度也可忽略不計,因而無需不平衡補(bǔ)償系�(tǒng),輸出信號沒有交叉耦合�,精度高,偏值小�0.001度每小時,隨�(jī)漂移小于0.001度每小時,長期精度穩(wěn)定性好,在9年內(nèi)輸出沒有任何變化,重�(fù)性極��

  激光陀螺儀沒有精密零件,組成陀螺的零件品種和數(shù)量少,機(jī)械加工較少,易于批量生產(chǎn)和自動化生產(chǎn),成本是常規(guī)陀螺的三分之一左右�

技�(shù)難題

  激光陀螺儀需要突破的主要技�(shù)為漂移和閉鎖閾值、噪��

  1. 激光陀螺儀的閉鎖閾�

  閉鎖閾值將影響到激光陀螺儀�(biāo)度因�(shù)的線性度和穩(wěn)定度。閉鎖閾值取決于諧振光路中的損耗,主要是反射鏡的損��

  2. 激光陀螺儀的噪�

  激光陀螺儀的噪聲表�(xiàn)在角速度測量�。噪聲主要來自兩個方面:一是激光介�(zhì)的自�(fā)�(fā)�,這是激光陀螺儀噪聲的量子極�。二是機(jī)械抖動為目前多數(shù)激光陀螺儀采用的偏頻技�(shù),在抖動運動變換方向時,抖動角速率較低,在短時間內(nèi),低于閉鎖閾值,將造成輸入信號的漏�,并�(dǎo)致輸出信號相位角的隨�(jī)變化�

  3. 激光陀螺儀的飄�

  激光陀螺儀的飄移表�(xiàn)為零點偏置的不穩(wěn)定度,主要誤差來源有:諧振光路的折射系數(shù)具有各向異�,氦氖等離子在激光管中的流動、介�(zhì)�(kuò)散的各向異性等�

�(yīng)�

  作為飛行器慣�(dǎo)系統(tǒng)核心的慣性器�,在國防科學(xué)技�(shù)和國民經(jīng)�(jì)的許多領(lǐng)域中占有十分重要的地�。激光陀螺儀花費了很長時間和大量投資解決了閉鎖問題,直到 80年代初才研制出飛�(jī)�(dǎo)航級儀�,此后就迅速應(yīng)用于飛機(jī)和直升機(jī),取代了動力�(diào)諧陀螺和積分�(jī)械陀螺儀。目前已廣泛�(yīng)用于人造衛(wèi)�、潛�、導(dǎo)航和雷達(dá)等多個領(lǐng)�,已�(jīng)成為航空、航海及太空�(dǎo)航系�(tǒng)中判斷方位的主要依據(jù)�

維庫電子�,電子知�,一查百��

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