红外与激光工程
2023, 52(11): 20230156
华中光电技术研究所-武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
从激光陀螺的锁区理论模型出发, 通过研究激光陀螺的锁区、综合背向散射以及光强信号之间的关系, 分析了光强信号中所包含的锁区信号的特性, 设计了滤波处理电路和信号提取算法, 通过多阶滤波、精确采样和坐标变换跟踪, 将光强信号中提取出的锁区信号进行控制, 抑制了综合背向散射, 充分发挥光学器件的性能, 可降低激光陀螺仪长时间工作产生的零偏漂移, 提高激光陀螺的零偏稳定性。
激光陀螺 锁区 背向散射 零偏漂移 laser gyro lock-in backscatter vectors bias drift
针对异面腔零锁区激光陀螺深小孔系测量中准确性和稳定性差的问题, 分析了异面腔零锁区激光陀螺深小孔测量中误差产生的原因。建立了倾角误差对空间异面孔系投影角的影响方程, 发现空间异面孔系的倾角变化会改变投影角, 当倾角为16°时, 倾角误差会以30%的分量加权到投影角误差中, 并采用UG软件进行了仿真验证。采用最小二乘拟合的方法分析了影像测量仪的采点误差对角度的影响, 发现了增加测量点数由2点增加到10点, “超大”采点误差的影响会减少至原来的50%。该方法增加了零锁区激光陀螺测量的稳定性。
零锁区激光陀螺 影像测量仪 投影角 最小二乘拟合 zero-lock laser gyro video measuring machine projective angle least square fitting
1 中航工业飞行自动控制研究所, 陕西 西安 710065
2 驻210研究所军事代表室, 陕西 西安 710065
通过分析激光陀螺锁区的形成原因,给出了进行锁区控制的基本方法。对锁区误差检测补偿、锁区调制、锁区信号伺服控制三种方案基本原理进行了说明,通过对三种方案的特点进行对比分析,得出锁区信号伺服控制为最佳控制方案,并给出了基于该方案的工程实现方法,具有较好的应用前景。
文字间用 号隔开空半格激光陀螺 锁区误差 补偿 贝塞尔函数 伺服控制 laser gyroscope lock-in error compensation bessel function servocontrol
中航工业西安飞行自动控制研究所,西安 710065
通过分析激光陀螺锁区的形成原因，给出了锁区最小化控制的基本原理.由激光陀螺谐振腔相向传播光束的输出特性，说明了常规锁区控制方案存在的缺点.从激光陀螺基本方程推导出锁区误差判别信号，提出了基于拍频信号和腔长信号迭加放大的高信噪比锁区控制方案，对交变偏频和常值偏频激光陀螺均适用.运用该项技术，实现了对某型激光陀螺的全温范围内的锁区最小化控制.
激光陀螺 锁区控制 背向散射 高信噪比 Laser gyro Lock-in control Backscatter High signal-to-noise ratio
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
为了提高激光陀螺的性能，提出利用光学抖动改善陀螺锁区的方法。研究了环形光路中背向散射对锁区的影响，理想状态下可以消除陀螺的零阶锁区。在微扰条件下对光学抖动下陀螺腔内的光路变化进行了分析计算，得到了使陀螺锁区达到最佳改善的理论光学抖动量并进行了实验研究。实验结果表明：光学抖动可以起到类似机械抖动加噪的效果，改善陀螺的零偏稳定性。
光学测量 激光陀螺 锁区 光学抖动 optical measurement laser gyro lock-in optical dithering
1 重庆邮电大学 自动化学院,重庆 400065
2 重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司,重庆 401122
机械抖动机构是抖动偏频激光陀螺仪中的一个精密机电元件,为了提高陀螺的精度,消除抖动偏频的动态闭锁误差,需向正弦信号中注入随机噪声,使抖动幅度在一定范围内随机变化,达到消除动态闭锁误差的目的。通过Multisim软件对加入噪声以及锁相器的抖动环控制电路进行仿真分析,仿真结果得到了改进电路后抖动电路的驱动信号。
激光陀螺仪 机抖机构 动态锁区 锁相器 laser gyroscope dithering mechanism dynamic lock-in Phase Lock Loop (PLL) Multisim Multisim
1 重庆邮电大学 自动化学院,重庆 400065
2 重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司,重庆 401122
机械抖动机构是激光陀螺仪中的一个精密机电元件,为了提高陀螺的精度,消除抖动偏频的动态闭锁误差,需要对抖动环的误差进行分析,并对该环节进行检测。通过对抖动环的误差、随机噪声的分析研究,给出了抖动环的测试方案,并用单片机实现了伪随机码产生的方法,通过理论分析说明减少各个环节的误差的重要性以及加入随机噪声可以有效地消除动态锁区的原理。
激光陀螺仪 机抖机构 随机噪声 动态锁区 误差 ring laser gyroscope dithering mechanism random noise dynamic lock-in error
国防科学技术大学光电科学与工程学院光信息科学与技术系, 湖南 长沙 410073
锁区对速率偏频激光陀螺的性能有重要影响, 而高精度的锁区测量依然是一个难题。从激光陀螺闭锁方程出发, 通过理论近似的方法得到了锁区与激光陀螺输出信号谐波的近似关系。在此基础上提出了一种激光陀螺锁区的谐波测量方法, 进而通过闭锁方程的严格数值解进行了修正和误差分析。最后利用谐波测量法测量了某一激光陀螺的锁区大小, 结果表明精度能够优于5%。
激光技术 激光陀螺 锁区 测量 谐波
从理论和试验两个方面，研究了四边形腔环行激光陀螺的锁区特性．利用环行腔中背向散射光束具有相干性，导出了环行谐振腔综合背向散射与反射镜、反射镜之间的相对位置的关系．在有两个位移反射镜的四边形谐振腔中，理论上得到了综合背向散射系数与谐振腔腔长具有双波长周期．利用综合背向光强实验及锁区与陀螺工作模数实验分别验证了理论的正确性．试验证实散射光的强度与谐振腔的工作模数存在双模周期性，综合背向散射系数大，陀螺锁区大，反之亦然．
激光陀螺 锁区 背向散射 Laser gyro Lock-in Back-scatter
