[發明專利]一種激光陀螺動態鎖區的處理方法

有效

• 申請號: 201811042753.3
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109084744B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 胡紹民;孫業軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;G01C25/00
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 任合明

本發明屬于激光陀螺技術，涉及一種激光陀螺動態鎖區的處理方法。陀螺儀工作在動態鎖區范圍時，通過調節陀螺儀兩臂電壓值，使得陀螺儀兩臂輸出不同的電流值，利用朗繆爾流零漂效應陀螺儀輸出一個特定零偏值B₀。通過計算，將測量輸出角速度扣除該零偏值B₀可精確得到原動態鎖區范圍的實際輸入角速度真值。本發明可有效降低成本和技術難度，可完全消除動態鎖區影響，有效提高測量精度，有良好的實際工程應用價值。

技術領域：

本發明屬于激光陀螺技術，涉及一種激光陀螺動態鎖區的處理方法，能消除機抖式激光陀螺動態鎖區。

技術背景：

激光陀螺是一種敏感角速率的儀器，由于激光陀螺輸出的角速度信號正比于環形光路順逆時針運轉的激光的頻差，故一種方向運轉的激光經過反射鏡或者諧振腔后的背向散射光會沿原光路返回，逆向耦合到另一種方向運轉的激光中，形成干擾。低轉速下這種耦合會造成順逆時針運轉的兩束激光頻率互相鎖定，即頻率閉鎖效應，導致激光陀螺輸出為零，形成激光陀螺所能探測到的角速度下限，稱為激光陀螺的閉鎖閾值，典型值為幾十度每小時，必須采用其他方式克服頻率閉鎖效應。采用機械抖動偏頻的方式能夠很大程度上消除陀螺鎖區，是最成功和精度最高的方式，通常此種方式能將陀螺幾度甚至幾十度的鎖區濾除，但是機械抖動偏頻后仍存在一個小范圍的鎖區，稱之為動態鎖區。動態鎖區所反映的是陀螺所能敏感的最小輸入角速率，動態鎖區的存在影響了陀螺的敏感精度。對于高精度自主導航場合，動態鎖區的存在對導航精度和結果是不利的。對動態鎖區的抑制或消除，是激光陀螺提高敏感精度、改善陀螺性能的重要手段。

現有技術中對陀螺動態鎖區的處理方案，主要有壓縮動態鎖區范圍和加入隨機噪聲等方法。壓縮動態鎖區范圍的方法，是根據動態鎖區產生的理論基礎，通過改變影響參數α/ω_D數值，其中α為抖動偏頻信號的幅值，ω_D為抖動偏頻信號的頻率，使得α/ω_D的值盡可能的大，可減小動態鎖區的范圍。該方案理論上參數只要設置足夠大就可以完全消除動態鎖區，但是對于激光陀螺技術要求和制造水平較高，由于現有技術制約只能一定程度上減小動態鎖區范圍。

加入隨機噪聲方法，是通過加噪電路在激光激光陀螺的抖動驅動中加入噪聲，通過對輸出信號的處理，有效減小動態鎖區，但實際上仍存在非常小的動態鎖區。

發明內容：

本發明的目的：提供一種可有效消除激光陀螺動態鎖區的處理方法，提高激光陀螺敏感精度，適用于采用機械抖動偏頻方式消除靜態鎖區后仍存在較小動態鎖區的激光陀螺。

本發明的技術方案：一種激光陀螺動態鎖區處理方法，激光陀螺工作在動態鎖區范圍時，通過調節激光陀螺兩臂電壓值，使得激光陀螺兩臂輸出不同的電流值，由于朗繆爾流零漂效應激光陀螺輸出一個特定零偏值B₀(范圍0.3°/h～1°/h，實驗所用激光陀螺輸出0.5°/h)，將測量輸出角速度扣除該零偏值B₀可精確得到原動態鎖區范圍的實際輸入角速度真值。

所述激光陀螺系統包括：

1)硬件模塊：激光陀螺本體結構，由低溫度膨脹系數微晶玻璃制成，通過打孔內部形成環形激光束諧振腔，并用于安裝反射鏡及陽極、陰極等部件，諧振腔內充入He-Ne氣體作為增益介質，提供足夠增益的同時減少模競爭；透射系數不同的平面鏡1、平面鏡2及2個高反射率的球面鏡1、球面鏡2；陽極1、陽極2和陰極用于高壓放電形成激光；光闌用于選模，使陀螺處于單橫模運轉狀態；機抖輪用于機抖偏頻，消除靜態鎖區。

2)電氣模塊：

一、電源模塊：包括供電電源和電壓控制電路，其功能高壓啟動，用于陀螺啟動時高壓啟輝；輸入電壓控制，調節激光陀螺兩臂電流大小等功能。

二、機抖控制模塊：用于控制激光陀螺的機械抖動偏頻，使機抖輪輸出穩定的幅值和頻率，消除激光陀螺原靜態鎖區；