【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及惯性导航，尤其涉及一种基于谐振腔程长调节的激光稳频方法及激光陀螺。
技术介绍
1、申请号为cn201310675655.4的中国专利公开了一种激光陀螺腔长控制系统及控制方法，该方法利用激光陀螺经合光后输出的拍频信号进行腔长控制，将拍频信号进行幅值检波，经与参考电压求差放大后得到腔长控制信号，通过三点比较法控制使得该信号稳定在增益曲线的顶点，从而确定程长。另外，申请号为cn202211352990.6的中国专利公开了一种基于机械纳米步进调节激光陀螺的背向散射的装置和方法，通过测试激光陀螺的激光腔长变化时的激光功率输出变化，确定被测试的激光陀螺的背向散射的最小位置，避开了复杂的电路控制，提高仪表性能。然而在激光陀螺的工作过程中，高低温的剧烈变化会引起激光陀螺的谐振腔材料的热胀冷缩，引起谐振腔腔体变形，各个反射镜在温度变化时产生角度变形，使反射方向发生变化造成闭环光路失调，同时温度的变化又增加了折射损耗，提高了稳频难度。因此有必要提出一种根据温度变化调节谐振腔程长并稳定激光频率的方法。
技术实现思路
1、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基于谐振腔程长调节的激光稳频方法及激光陀螺。当激光频率处于非工作频率时，本专利技术根据工作温度的变化情况确定调节激光频率，避免因程长调节加剧温度变化，使得整个程长调节过程温度变化收敛，降低稳频难度。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、一种基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，包括以下步骤：p>
4、步骤1：多个温度采集组件测量谐振腔的腔外温度，将第二程长调节组件连接至谐振腔的气体通道，将第一程长调节组件连接至第一球面反射镜；
5、步骤2：引燃变压器向阴极提供第一激励电压，第一激励电压在阴极与两个阳极之间分别生成第一激光和第二激光；
6、步骤3：第一激光和第二激光经过合光棱镜耦合形成光斑信号，信号分析器根据光斑信号测量激光相位和激光频率，基于激光相位测量激光陀螺的角速度；
7、步骤4：若激光频率等于谐振腔的谐振频率，返回至步骤2，否则基于多个采样时刻的腔外温度生成温度序列，提取温度序列的位置关联参数和时间关联参数；
8、步骤5：若位置关联参数大于方差基准值，进入步骤6，否则进入步骤7；
9、步骤6：进入单调节模式，若时间关联参数大于零，经第一程长调节组件调整第一球面反射镜的位置，否则经第二程长调节组件调整气体通道的折射率，进入步骤8；
10、步骤7：进入双调节模式，若时间关联参数大于零，先经第一程长调节组件调整第一球面反射镜的位置，再经第二程长调节组件调整气体通道的折射率，否则，先经第二程长调节组件调整气体通道的折射率，再经第一程长调节组件调整第一球面反射镜的位置；
11、步骤8：根据气体通道的折射率调节引燃变压器的输出功率，重新提取激光频率，若激光频率等于谐振腔的谐振频率，返回至步骤2，否则引燃变压器调整至第二激励电压后，再返回至步骤2。
12、在本专利技术中，在步骤4中，根据采样时刻k的腔外温度tek预测腔内温度tk，，δtk-i为采样时刻k-i的腔外温升， ak-i为采样时刻k-i的温度影响系数，i=1,2,...,5，多个腔内温度按照采样时刻的顺序组成温度序列。
13、在本专利技术中，在步骤4中，根据温度序列中同一采样时刻的p个测量位置的腔内温度生成温度方差，第k个采样时刻的温度方差， 为第k个采样时刻的测量位置x的腔内温度，为第k个采样时刻的腔内温度的平均值；再根据多个采样时刻的温度方差计算位置关联参数，位置关联参数，y为温度序列中采样时刻的数量。
14、在本专利技术中，在步骤4中，根据温度序列的同一测量位置的y个采样时刻的腔内温度生成温度变化值，第x个测量位置的温度变化值，为测量位置x的第k+1个采样时刻的腔内温度，为测量位置x的第k个采样时刻的腔内温度；再根据多个测量位置的温度变化值计算时间关联参数，时间关联参数，p为测量位置的数量。
15、一种根据所述基于谐振腔程长调节的激光稳频方法的激光陀螺，包括：
16、激光激发组件，该激光激发组件包括引燃变压器、阴极以及两组阳极，引燃变压器向阴极提供第一激励电压，第一激励电压在阴极与两个阳极之间分别生成第一激光和第二激光；
17、光路组件，该光路组件包括谐振腔、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第一球面反射镜、第二球面反射镜；
18、激光采集组件，该激光采集组件包括合光棱镜和信号分析器，第一激光经谐振腔、第一球面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜，第二激光经谐振腔、第二球面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜，信号分析器测量激光频率；
19、多个温度采集组件，温度采集组件用于提取谐振腔的腔内温度；
20、第一程长调节组件，第一程长调节组件连接至第一球面反射镜；
21、第二程长调节组件，第二程长调节组件连接至谐振腔的气体通道；
22、一稳频控制器，稳频控制器生成温度序列并根据温度序列控制第一程长调节组件或第二程长调节组件。
23、在本专利技术中，所述第一程长调节组件包括交流电源、玻璃底座、热敏感支架以及加热螺线管，玻璃底座固定在谐振腔内，加热螺线管安装在玻璃底座外侧，第一球面反射镜安装在热敏感支架上，交流电源向加热螺线管通入交流电压，热敏感支架调节第一球面反射镜的位置。
24、在本专利技术中，根据交流电源的电压与热敏感支架伸长量的第一传递函数调节谐振腔的物理程长，其中，该第一传递函数为δh=k1t(u0+δu1)2/(cmr1)，δh为热敏感支架的伸长量，u0为交流电源的初始电压，δu1为交流电源的电压增量，c为热敏感支架的比热、m为热敏感支架的质量，r1为热敏感支架的电阻、k1为热敏感支架的热膨胀系数，t为交流电压的通电时间。
25、在本专利技术中，所述第二程长调节组件包括线性电源、隔离室、加热丝、压电陶瓷膜片以及软管，加热丝与压电陶瓷膜片固定在隔离室内，隔离室经软管连接气体通道，线性电源向加热丝通入直流电，加热丝调整气体通道的气体温度。
26、在本专利技术中，根据线性电源的电压变化与总光学程长变化的第二传递函数调节总光学程长，其中，该第二传递函数为δl=δu2(k2k3u)/(t0+1)，δl为总光学程长的增量，δu2为线性电源的电压增量，u为线性电源的初始电压，t0为加热器时间常数，k2为第一导热系数，k3为第二导热系数。
27、实施本专利技术的这种基于谐振腔程长调节的激光稳频方法及激光陀螺，具有以下有益效果：本专利技术设置两种程长调节方法，当激光频率处于非工作频率时，本专利技术根据多个测量位置的腔内温度的离散情况，预测激光陀螺是否处于稳定状态，从而确定程长调节组件的启动数量。避免多个程长调节组件的升温作用进一步加大激光陀螺的各点温差，进而增大测量误差。同时当谐振腔处于降温状态优先启动折射率调节方法，延缓温度降低，避免激光陀螺过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，在步骤4中，根据采样时刻k的腔外温度Tek预测腔内温度Tk，，ΔTk-i为采样时刻k-i的腔外温升，ak-i为采样时刻k-i的温度影响系数，i=1,2,...,5，多个腔内温度按照采样时刻的顺序组成温度序列。
3.根据权利要求2所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，根据温度序列中同一采样时刻的p个测量位置的腔内温度生成温度方差，第k个采样时刻的温度方差， 为第k个采样时刻的测量位置x的腔内温度，为第k个采样时刻的腔内温度的平均值；再根据多个采样时刻的温度方差计算位置关联参数，位置关联参数，y为温度序列中采样时刻的数量。
4.根据权利要求2所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，根据温度序列的同一测量位置的y个采样时刻的腔内温度生成温度变化值，第x个测量位置的温度变化值，为测量位置x的第k+1个采样时刻的腔内温度，为测量位置x的第k个采样时刻的腔内温度；再根据多个测量位置的温度变化值
5.一种根据权利要求1所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法的激光陀螺，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的激光陀螺，其特征在于，所述第一程长调节组件包括交流电源、玻璃底座、热敏感支架以及加热螺线管，玻璃底座固定在谐振腔内，加热螺线管安装在玻璃底座外侧，第一球面反射镜安装在热敏感支架上，交流电源向加热螺线管通入交流电压，热敏感支架调节第一球面反射镜的位置。
7.根据权利要求6所述的激光陀螺，其特征在于，根据交流电源的电压与热敏感支架伸长量的第一传递函数调节谐振腔的物理程长，其中，该第一传递函数为Δh=K1t(U0+ΔU1)2/(CmR1)，Δh为热敏感支架的伸长量，U0为交流电源的初始电压，ΔU1为交流电源的电压增量，C为热敏感支架的比热、m为热敏感支架的质量，R1为热敏感支架的电阻、K1为热敏感支架的热膨胀系数，t为交流电压的通电时间。
8.根据权利要求5所述的激光陀螺，其特征在于，所述第二程长调节组件包括线性电源、隔离室、加热丝、压电陶瓷膜片以及软管，加热丝与压电陶瓷膜片固定在隔离室内，隔离室经软管连接气体通道，线性电源向加热丝通入直流电，加热丝调整气体通道的气体温度。
9.根据权利要求8所述的激光陀螺，其特征在于，根据线性电源的电压变化与总光学程长变化的第二传递函数调节总光学程长，其中，该第二传递函数为ΔL=ΔU2(K2K3U)/(T0+1)，ΔL为总光学程长的增量，ΔU2为线性电源的电压增量，U为线性电源的初始电压，T0为加热器时间常数，K2为第一导热系数，K3为第二导热系数。
...【技术特征摘要】
1.一种基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，在步骤4中，根据采样时刻k的腔外温度tek预测腔内温度tk，，δtk-i为采样时刻k-i的腔外温升，ak-i为采样时刻k-i的温度影响系数，i=1,2,...,5，多个腔内温度按照采样时刻的顺序组成温度序列。
3.根据权利要求2所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，根据温度序列中同一采样时刻的p个测量位置的腔内温度生成温度方差，第k个采样时刻的温度方差， 为第k个采样时刻的测量位置x的腔内温度，为第k个采样时刻的腔内温度的平均值；再根据多个采样时刻的温度方差计算位置关联参数，位置关联参数，y为温度序列中采样时刻的数量。
4.根据权利要求2所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法，其特征在于，根据温度序列的同一测量位置的y个采样时刻的腔内温度生成温度变化值，第x个测量位置的温度变化值，为测量位置x的第k+1个采样时刻的腔内温度，为测量位置x的第k个采样时刻的腔内温度；再根据多个测量位置的温度变化值计算时间关联参数，时间关联参数，p为测量位置的数量。
5.一种根据权利要求1所述的基于谐振腔程长调节的激光稳频方法的激光陀螺，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的激光陀螺，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：饶谷音，周全，黄云，黄宗升，许光明，战德军，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：
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