一种激光陀螺的误差测量方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种激光陀螺的误差测量方法及设备，属于惯性导航领域

【技术实现步骤摘要】
一种激光陀螺的误差测量方法及设备


[0001]本专利技术涉及惯性导航领域，尤其涉及一种激光陀螺的误差测量方法及设备
。

技术介绍

[0002]激光陀螺的主体结构为环形激光器，主要测量角速度
。
环形激光器的一般形式是一个光路为环形的氦氖激光器，工作时其内部运行着顺时针和逆时针光束两束激光
。
根据
Sagnac
原理，当载体绕环形激光器的敏感轴旋转时，环形激光器内部的顺逆两束光将产生相位差，根据相位差得出光程差和角速度
。CN202310165559.9
公开了一种环形激光器
、
环形激光器的扫频方法及角速度测量设备，通过改变安装孔位的组合方式，调节环形激光器的抖动频率，克服了当前环形激光器的抖频固定而不能自由组合的缺点
。
环形激光器对温度和磁场敏感，因磁场与温度的耦合作用，谐振腔内的激光出现频率偏移，导致环形激光器的光程差不准确，测量的角速度不准确
。
中国专利申请
CN114566859A
公开的环形激光器双纵模非对称稳频控制系统及方法，对激光器的光强调谐曲线线型进行稳态化处理，克服激光器长时间工作导致增益管发热的影响
。
但是激光器发热不可避免，而且在现实工作环境中完全屏蔽磁场也不现实
。
因此，有必要测量磁感应与温度对角速度的影响，以便根据影响数值进行补偿或校准
。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提出了一种激光陀螺的误差测量方法及设备
。
该方法通过调节环形激光器的不同区域的温差，模拟阴极与气体腔室的工作环境，建立不同的敏感函数，提高误差补偿的准确性
。
进一步的，该方法通过光斑信号的光强差间接测量微晶腔室与合光棱镜的温差，准确反映谐振腔温差对角速度测量值的影响
。
[0004]本专利技术的技术方案是这样实现的：一种激光陀螺的误差测量方法，包括以下步骤：步骤1：在环形激光器的阴极设置第一温度传感器，在环形激光器的气体腔室设置第二温度传感器，在环形激光器外设置磁场发生器；步骤2：将环形激光器放置在加热箱内，在气体腔室连接冷却管，通过加热箱加热环形激光器，并通过冷却管冷却气体腔室；步骤3：保持环形激光器的阴极的第一温度
T1以及气体腔室的第二温度
T2相等，测量环形激光器的基础误差
W0；步骤4：保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，并通过冷却管调节气体腔室的第二温度
T2，构造阴极与气体腔室的温差环境，测量第一激光和第二激光的光强差
I
△
以及在该光强差的测量误差，获得温差敏感函数
K
T
=g(I
△
)
；步骤5：施加
X
轴方向的第一磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调节气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第一磁感应强度下的第一磁敏感函数
K
x
=f
x
(T2)
；
步骤6：施加
Y
轴方向的第二磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调节气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第二磁感应强度下的第二磁敏感函数
K
y
=f
y
(T2)
；步骤7：施加
Z
轴方向的第三磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调节气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第三磁感应强度下的第三磁敏感函数
K
z
=f
z
(T2)
；步骤8：构建误差补偿模型，补偿值
W=W0+f
x
(T2)
×
H
x
+f
y
(T2)
×
H
y
+f
z
(T2)
×
H
z
‑
2g(I
△
)
，其中，
H
x
、H
y
、H
z
分别为第一磁感应强度
、
第二磁感应强度
、
第三磁感应强度；步骤9：输入当前第二温度
、
三维磁场以及光强差，根据三维磁场获得当前第一磁感应强度
、
第二磁感应强度
、
第三磁感应强度，计算该环形激光器的误差补偿值
。
[0005]在本专利技术中，在步骤3中，通过扫频获得环形激光器在第一温度
T1的谐振频率，在压电陶瓷施加谐振频率，根据第一激光和第二激光在该加谐振频率下的干涉波计算光程差
。
[0006]在本专利技术中，在步骤4中，提取第一激光和第二激光在合光棱镜的光斑图像，分别计算第一光斑强度
I1和第二光斑强度
I2，光强差
I
△
=
｜
I1‑
I2｜
。
[0007]在本专利技术中，在步骤4中，所述温差敏感函数
K
T
=a1+a2I
△
，
a1、a2均为温差敏感系数
。
[0008]在本专利技术中，在步骤5中，所述第一磁敏感函数
K
x
=b1+b2T2+b3T
22
，
b1、b2、b3均为
X
轴方向的磁敏感系数
。
[0009]一种根据所述激光陀螺的误差测量方法的误差测量设备，包括：第一温度传感器，用于采集环形激光器的阴极的第一温度；第二温度传感器，用于采集环形激光器的气体腔室的第二温度；磁场发生器，用于施加第一磁场
、
第二磁场
、
第三磁场；加热箱，用于加热环形激光器；冷却管，用于冷却气体腔室；光强采集器，用于测量第一激光和第二激光的光强差；相位采集器，用于测量第一激光和第二激光的光程差；数据分析单元，用于测量环形激光器的基础误差并拟合温差敏感函数
、
第一磁敏感函数
、
第二磁敏感函数以及第三磁敏感函数；数据处理单元，用于根据当前第二温度
、
三维磁场以及光强差计算该环形激光器的误差补偿值
。
[0010]在本专利技术中，所述环形激光器具有一用于充入氦氖混合气体的气体腔室，该气体腔室的一侧为微晶腔体，另一侧为合光棱镜，冷却管包括气体输入端
、
气体输出端
、
冷却液输入端以及冷却液输出端，冷却管与气体腔室连通
。
[0011]在本专利技术中，该误差测量设备还包括屏蔽罩，所述磁场发生器位于屏蔽罩内
。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光陀螺的误差测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在环形激光器的阴极设置第一温度传感器，在环形激光器的气体腔室设置第二温度传感器，在环形激光器外设置磁场发生器；步骤2：将环形激光器放置在加热箱内，在气体腔室连接冷却管，通过加热箱加热环形激光器，并通过冷却管冷却气体腔室；步骤3：保持环形激光器的阴极的第一温度
T1以及气体腔室的第二温度
T2相等，测量环形激光器的基础误差
W0；步骤4：保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，并通过冷却管调节气体腔室的第二温度
T2，构造阴极与气体腔室的温差环境，测量第一激光和第二激光的光强差
I
△
以及在该光强差的测量误差，获得温差敏感函数
K
T
=g(I
△
)
；步骤5：施加
X
轴方向的第一磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调整气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第一磁感应强度下的第一磁敏感函数
K
x
=f
x
(T2)
；步骤6：施加
Y
轴方向的第二磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调整气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第二磁感应强度下的第二磁敏感函数
K
y
=f
y
(T2)
；步骤7：施加
Z
轴方向的第三磁场，保持环形激光器的阴极的第一温度
T1，调整气体腔室的第二温度
T2，测量环形激光器的耦合误差，获得第三磁感应强度下的第三磁敏感函数
K
z
=f
z
(T2)
；步骤8：构建误差补偿模型，补偿值
W=W0+f
x
(T2)
×
H
x
+f
y
(T2)
×
H
y
+f
z
(T2)
×
H
z
‑
2g(I
△
)
，其中，
H
x
、H
y
、H
z
分别为第一磁感应强度
、
第二磁感应强度
、
第三磁感应强度；步骤9：输入当前第二温度
...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶谷音，黄云，黄宗升，许光明，战德军，周全，孙志刚，
申请(专利权)人：江西驰宇光电科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：