CH652245A5 - Ringlaser. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Ringlaser, die für die Verwendung als Winkelgeschwindigkeitsfühler ausgebildet sind. Solche Ringlaser werden auch als Ringlasergyroskope oder Ringlaserkreisel bezeichnet. In einem solchen Winkelgeschwindigkeitsfühler ist die Differenz zwischen den Frequenzen von in Gegenrichtung zueinander laufenden Strahlungsenergiewellen, zum Beispiel Lichtwellen, ein Mass für die Geschwindigkeit der Winkeldrehung der Struktur, in der diese Wellen laufen.
Ringlasergyroskope, die gegeneinander umlaufende Laserstrahlen verwenden, sind bekannt. Sie werden zur Messung der Drehung des Ringlasers um eine bestimmte Achse verwendet, wobei durch Kombination von Teilen der gegen-einanderlaufenden Wellen eine Schwebung erzeugt wird, deren Frequenz gleich dem Frequenzunterschied zwischen den beiden Wellen ist. Durch das Drehen des Ringlasers um die Achse wird die Frequenz der in einer Richtung im Laserhohlraum laufenden Welle vergrössert und die Frequenz der in der entgegengesetzten Richtung im Laserhohlraum laufenden Welle verringert. Wenn die Wellen abgefühlt und die erhaltenen Signale überlagert werden, ist die Überlagerungsoder Schwebungsfrequenz proportional der Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Lasers.
Wenn ein Ringlasergyroskop zum Messen kleiner Winkelgeschwindigkeiten verwendet werden soll, muss ein Mitziehen der Frequenzen verhindert werden. Ist bei zwei in einem Resonanzhohlraum gegeneinander umlaufenden Wellen der Frequenzunterschied klein, so ziehen, sofern keine besonderen Massnahmen getroffen werden, die Frequenzen dieser Wellen einander mit, so dass keine Schwebungsfrequenz erhalten wird und das Gyroskop für kleine Winkelgeschwindigkeiten unempfindlich ist. Dieser Mitzieh- oder Einrasteffekt ist von Frederick Aronowitz unter demTitel «The Laser Gyro» auf den Seiten 133-200 des Buchs «Laser Applications» genauer beschrieben, das von Monte Ross, Academic Press Inc., New York, N.Y. 1971 herausgegeben wurde.
Der Hauptgrund für diesen Einrasteffekt ist die Streuung von Energie von jedem Strahl in die Richtung des anderen. Diese gegenseitige Streuung oder Rückstreuung wird von Aronowitz auf den Seiten 148-153 der genannten Veröffentlichung ausführlich erläutert. Kurz ausgedrückt ist die Differenzfrequenz zwischen zwei in einem Ringlaser gegeneinander umlaufenden Wellen angenähert durch die folgende Gleichung gegeben:
y = a + b sini|;
wobei ij/ die momentane Phasendifferenz zwischen den beiden Wellen, a proportional der Winkelgeschwindigkeit des Ringlasers und b proportional der Grösse der rückgestreuten Energie ist. Wenn a kleiner als b ist, ist die Schwebungsfrequenz gleich Null und der Ringlaser ist eingerastet. Damit ein Ausgangssignal erhalten wird, das ein Mass für die Drehge-schwindigket des Ringlasers ist, muss a grösser als b sein.
Ein Mittel zum Vermeiden des Frequenzeinrastens ist den Ringlaser um seine empfindliche Achse mechanisch in Oszillationen mit kleiner Amplitude zu versetzen. Dadurch wird dem Ringlaser eine Drehgeschwindigkeit überlagert, so dass die meiste Zeit a grösser als b ist und der Einfluss von b minimalisiert oder eliminiert wird. Ein Gyroskop mit mechanisch erzeugbaren Oszillationen ist in der US-PS Nr. 4 114 004, veröffentlicht am 19.9.78 beschrieben. Dieser zum Stand der Technik gehörenden Patentschrift kommt der Gegenstand der vorliegenden Erfindung am nächsten. Das in dieser Patentschrift beschriebene Gyroskop verwendet einen Ringlaser mit drei Spiegeln, wobei die Position eines Spiegels zur Einstellung der optischen Weglänge und die Position eines anderen Spiegels zur Unterdrückung des Einrasteffekts regelbar ist. Die Einstellung der optischen Weglänge und die Unterdrük-kung des Einrasteffekts erfolgt durch eine schnellere bzw.
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eine langsamere Servoregelung der Position des betreffenden Spiegels. Der dritte Spiegel überträgt einen Teil des Lichts des Laserstrahls auf einen Lichtfühler. Das Signal des Lichtfühlers betätigt die beiden Servoregelungen, wobei die Position des zur Unterdrückung des Einrasteffekts dienenden Spiegels derart eingestellt wird, dass die durch die mechanischen Oszillationen erzeugte Amplitudenvariation von nur einem Strahlsignal minimalisiert wird.
Wenn die Frequenzen der gegeneinander umlaufenden Wellen durch mechanisch erzeugte Oszillationen des Ringlasers um seine Fühlerachse frequenzmoduliert sind, sind sofern keine Rückstreuung auftritt, die Summensignale der Modulationshüllkurven der beiden Wellen gleich.
Wenn jedoch eine rückgestreute Lichtwelle auf die Spiegel gelangt, werden die Wechelstromamplituden der Signale durch die Interferenz der rückgestreuten Welle mit der Hauptwelle vergrössert oder verkleinert.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen durch Bewegen der Spiegel nach einwärts oder auswärts derart einzustellen, dass die Summe der Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen so klein als möglich ist.
Eine Möglichkeit zum Einstellen der Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen ist die Steuerung der Servoregelung der Spiegel in Abhängigkeit von einem Signal, das ein Mass für die Differenz der Wechselstromamplituden zweier aufeinanderfolgenden Summen von gemessenen gegeneinander umlaufenden Wellen ist. Nach dem Minimalisieren des Summensignals der beiden Wellen durch Einstellen eines Spiegeis kann dieser Prozess mit den anderen Spiegeln wiederholt werden. Es können auch alle drei Spiegel gleichzeitig eingestellt werden. Wenn dies der Fall ist kann es vorteilhaft sein, die Ansprechzeit der Servoregelungen verschieden zu machen, so dass durch die Servoregelungen keine Oszillationen der Spiegel auftreten.
Nach dem Einstellen der Spiegel zum Minimalisieren der Summe der beiden gegeneinander umlaufenden Wellen können die Spiegel zum Minimalisieren der Differenz zwischen den beiden Wellen eingestellt werden. Dann wird der Prozess zum Minimalisieren der Summe der beiden Wellen wiederholt.
Das Prinzip der Erfindung ist nicht auf einen dreiseitigen Ringlaser mit drei Spiegeln beschränkt. Es kann auch auf Ringlaser mit vier, sechs, acht oder mehr Spiegeln angewendet werden.
Wenn gemäss der Erfindung einer oder mehrere Spiegel durch eine Servoregelung eingestellt werden, ist es vorteilhaft, den Spiegel zum Regeln der Gesamtlänge des Laserwegs durch eine schnelle Servoregelung einzustellen, wodurch die Wellenlänge für die Winkelgeschwindigkeit Null erhalten wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden zwei Spiegel eines drei Spiegel aufweisenden Ringlasers durch eine langsame Servoregelung und der dritte Spiegel durch eine schnelle Servoregelung eingestellt, um auch für die Winkelgeschwindigkeit Null eine Wellenlänge zu erhalten.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielsweise Spiegel 1 zum Regeln der Gesamtlänge des Laserwegs und die Spiegel 2 und 3 gemäss der Erfindung eingestellt. Nach einer bestimmten Zeit wird dann Spiegel 2 zum Regeln der Gesamtlänge des Laserwegs und die Spiegel 1 und 3 gemäss der Erfindung eingestellt. Dann wird Spiegel 1 oder 3 zum Regeln der Gesamtlänge des Laserwegs und die übrigen Spiegel gemäss der Erfindung eingestellt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen ermittelt und die Summe ihrer Wechselstromamplituden in einer logischen Schaltung gespeichert,
die Teil eines Mikroprozessors sein kann. Dann werden die Wechselstromamplituden der Wellen nochmals ermittelt und addiert und die Wechselstromamplitude des neuen Summensignals vom gespeicherten Summensignal zum Ermitteln der Differenz subtrahiert. Zum Einstellen der Position jedes Spiegels dienen Piezokristalle, die von einer Spannung betätigt werden, um den je nach dem Vorzeichen der ermittelten Differenz schrittweise nach einwärts oder auswärts zu bewegen. Die Signale werden nochmals ermittelt, addiert und verglichen. Dies wird fortgesetzt, bis die Differenz zweier aufeinanderfolgender Summensignale ein Minimum ist. Dieses Minimum wird durch den Wechsel des Vorzeichens der Differenz angezeigt.
Diese Massnahmen können wiederholt werden, um die Position eines zweiten Spiegels in Abhängigkeit vom Summensignal der Wechselstromamplituden der beiden gegeneinander umlaufenden Wellen einzustellen.
Die Massnahmen können mehrmals wiederholt werden, um verschiedene Spiegel zum Erzielen der minimalen Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Summen der Wechselstromamplituden der beiden entgegengesetzt umlaufenden Wellen einzustellen.
Nachdem das Minimum der Summen der Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen erzielt wurde, können auch die Differenzen minimalisiert werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Wechselstromamplituden subtrahiert und das Ergebnis gespeichert. Dann wird die Position eines Spiegels schrittweise geändert und die Wechselstromamplituden wieder subtrahiert. Die Differenzen werden verglichen und der Spiegel schrittweise in eine Richtung zum Minimalisieren der Differenz bewegt. Da die Spiegel bereits früher zum Minimalisieren der Summen eingestellt wurden, ist es nicht angezeigt, die Differenzsignale völlig zu minimalisieren, denn dies könnte die Summensignale beeinträchtigen. Es sollte nur eine bestimmte Zahl von Differenzsignalen, zum Beispiel fünf, verarbeitet werden, bevor die Spiegel wieder zum Minimalisieren der Summensignale eingestellt werden.
Die Erfindung ermöglicht das Minimalisieren der optischen Rückstreuung in einem Ringlaser, vorzugsweise in einem solchen, der um seine Fühlerachse oszilliert.
Die Erfindung ermöglicht weiter die Servoeinstellung mindestens eines Eckspiegels eines Ringlasers in eine solche Position, dass die Summe oder die Differenz der Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen ein Minimum wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Ringlasers mit Eckspiegeln,
Fig. 2 ein Computerflussdiagramm für eine Summierroutine zur Servoregelung eines Eckspiegelsystems, und
Fig. 3 ein Flussdiagramm für eine Differenzroutine.
Fig. 1 zeigt einen Ringlaser, der für die Verwendung als Gyroskop in einem starren Block 10 angeordnet ist. Im Block 10 ist ein polygonarer Hohlraum 12 ausgebildet, der den Laserweg 14 enthält und mit einem lasernden Gas, zum Beispiel einer Mischung von Helium 3, Neon 20 und Neon 22, gefüllt ist. Der Laserweg ist dreieckförmig, könnte jedoch auch eine andere vieleckige Form haben und muss nicht in einer Ebene liegen. Typischerweise ist der Laserweg dreieckig oder viereckig. An den Ecken des Laserwegs sind Eckspiegel 16A, 16B, 16C vorgesehen, wodurch das Laserlicht derart reflektiert wird, dass es den Laserweg auf einer geschlossenen Bahn im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn durchläuft. Der Laser wird in Verstärkungsabschnitten 18 stimmu-liert, in denen Elektronen und Ionen zwischen Kathoden 24
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und Anoden 26 durch das Lasergas wandern. Die Anoden 26 und Kathoden 24 sind über Hilfshohlräume 28 mit den Verstärkungsabschnitten 18 verbunden. Eine Schaltung 32 regelt die Länge des Laserwegs durch Einstellen von einem der Spiegel 16A, 16B, 16C nach einwärts und auswärts derart,
dass diese Länge immer ein Vielfaches einer Wellenlänge des Laserlichts ist. Jeder der Spiegel 16A, 16B, 16C kann auch zum Korrigieren der Rückstreuung eingestellt werden. Wenn ein Spiegel zur Korrektur der Rückstreuung verwendet wird, ist er nicht mit der Schaltung 32 zum feinstellen der Laserweglänge verbunden. Eine logische Schaltung 34 veranlasst die Schaltung 32 zur Abgabe von Einstellsignalen an den Spiegel, der gerade nicht zur Korrektur der Rückstreuung verwendet wird.
Jedem Spiegel ist ein piezoelektrischer Wandler 36A, 36B bzw. 36C zugeordnet, beispielsweise von der Art, wie in der US-PA Serial Nr. 74 619, eingereicht am 12.9.79, mit dem Titel «Controllable Mirror» beschrieben.
Die Anordnung zur Regelung der optischen Weglänge des Laserhohlraums kann von der Art sein, wie in der am 1.5.79 veröffentlichen US-PS Nr. 4 162 072 beschrieben.
Bei kleinen Winkelgeschwindigkeiten besitzen die gegeneinander umlaufenden Wellen angenährt die gleiche Frequenz und haben die Neigung auf die gleiche Frequenz einzurasten. Dieser Einrasteffekt wird durch Rückstreuung von Licht von der einen Umlaufrichtung in die andere und durch die Synchronisation des primären Lichts mit dem rückgestreuten Licht bewirkt.
Das durch Rückstreuung verursachte Frequenzeinrasten kann verhindert werden wenn sich die Winkelgeschwindigkeit des Ringlasers nur während eines kleinen Teils der Gesamtzeit im Einrastbereich der Winkelgeschwindigkeiten befindet. Dies wird durch die Oszilliereinrichtung 42 erreicht, die den Ringlaser um seine Fühlerachse 40 in mechanische Oszillationen versetzt. Die Oszillationen können zyklische, sinusförmige oder regellose Schwingungen sein. Die Oszillationen bewirken eine Frequenzmodulation der gegeneinander umlaufenden Laserwellen. Durch Einstellen der Frequenz oder Geschwindigkeit und der Amplitude der Oszillationen kann erreicht werden, dass sich die Winkelgeschwindigkeit des Ringlasers nur während eines kleinen Teils der Gesamtzeit im Einrastbereich befindet.
Die effektiven Weglängen der gegeneinander umlaufenden Wellen können auch mit Hilfe von Faraday-Effekten eingestellt werden, wie es in der am 19.3.68 veröffentlichten US-PS 3 373 650 mit dem Titel «Laser Angular Rate Sensor» beschrieben ist.
Durch entsprechendes Einstellen der Spiegel 16A, 16B, 16C lässt sich die Rückstreuung von Laserlicht und damit die Neigung zum Frequenzeinrasten, verringern.
Wie festgestellt wurde, ist die Rückstreuung durch die Spiegel dann minimal, wenn die Summe der Wechselstromamplituden der frequenzmodulierten Hüllkurven ein Minimum ist.
Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird die Summe der Wechselstromamplituden der frequenzmodulierten Hüllkurven zuerst für einen Spiegel auf ein Minimum gebracht, dann für einen weiteren Spiegel usw. bis diese Summe für alle Spiegel ein Minimum hat.
Nachdem die Summe der Wechselstromamplituden der frequenzmodulierten Hüllkurven für alle Spiegel minimalisiert wurde, werden die Spiegel aufeinanderfolgend zum Verringern der Differenz zwischen den Wechselstromamplituden der frequenzmodulierten Hüllkurven bewegt. Damit nicht die Einstellung der Spiegel zum Minimalisieren der Summe verschlechtert wird, werden die Differenzen nur verringert, und nicht auf den kleinst möglichen Wert gebracht. Zu diesem Zweck kann beispielsweise für die Verringerung der Differenzsignale die Grösse der Verstellung der Spiegel auf einen vorbestimmten kleinen Wert beschränkt sein.
Mindestens zwei der Spiegel 16A, 16B, 16C sind teilweise lichtdurchlässig, so dass zwei lichtempfindliche Fühler wie die Photodioden 44 und 46 zum Überwachen der beiden gegeneinander umlaufenden Laserstrahlen verwendet werden können. Zwei andere Photodetektoren an einem anderen lichtdurchlässigen Spiegel werden zusammen mit einer Kombiniereinrichtung, wie sie in der US-PS 3 373 650 beschrieben ist, zum Messen des Heterodyn-Differenzfrequenz-Gyrosi-gnals verwendet. Die Ausgangssignale der Photodioden 44 und 46 werden der Schaltung 32 zur Regelung der Gesamtlänge des Laserhohlraums sowie der logischen Schaltung 34 für die Minimalisierung der Rückstreuung der Spiegel zugeführt.
Die Verbindung 50 zwischen der logischen Schaltung 34 und der Schaltung 32 zeigt an, dass die Schaltung 34 die Schaltung 32 jeweils auf den Spiegel schaltet, der gerade nicht zum Minimalisieren der Rückstreuung benötigt wird.
Typischerweise werden die Photodioden 44,46 an einem Spiegel verwendet, während der zweite Spiegel zum Einstellen der Hohlraumlänge und der dritte Spiegel zum Korrigieren der Rückstreuung verwendet wird. Anschliessend werden die Spiegel, wie noch später beschrieben, umgeschaltet. Die Steuerung der Wandler ist durch die Pfeile zu diesen Wandlern angezeigt.
Die Oszilliereinrichtung bewirkt Oszillationen des Ringlasers bis zu 500 Hz und die Amplitude der Oszillationen ist so gewählt, dass die Frequenz der in Gegenrichtung umlaufenden Wellen über einen Bereich von ± 250 000 Hz frequenzmoduliert ist. Die Oszillationen sind bei Frequenzen, welche nicht grösser als 500 Hz sind, zyklisch und sinusförmig. Wenn die Oszillationen regellos erzeugt werden, sollte die höchste Frequenzkomponente der gegeneinander umlaufenden frequenzmodulierten Wellen angenähert ± 250 000 Hz betragen. Vorzugsweise umfasst die Schaltung 32 zum Einstellen der Länge des Laserhohlraums eine Servoregelung, welche im Vergleich zur Ansprechgeschwindigkeit der logischen Schaltung 34 schnell ist. Dadurch kann die Länge des Hohlraums durch einen Spiegel kontinuierlich abgestimmt werden, der angepasst an die Bewegung der anderen, zum Minimalisieren der Rückstreuung dienenden Spiegel bewegt wird.
In Fig. 2 bedeutet «L» das Einstellsignal zum Einstellen der Einwärts-Auswärtsposition der Spiegel 16A, 16B, 16C und der piezoelektrischen Wandler 36A, 36B, 36C. Der Index «i» bezeichnet den jeweiligen Wandler 36A, 26B oder 36C der mit dem Signal L beaufschlagt ist. Bei dem dargestellten Ringlaser entsprechen die Indexzahlen «1,2,3» den Kennbuchstaben «A, B, C» der Spiegel und Wandler.
«AMi, AM2» sind die Wechselstromamplituden der durch die Photodioden 44,46 abgefühlten frequenzmodulierten Signale.
«Ai, A2» sind die gespeicherten Signale, welche für die von den Photodioden 44,46 abgefühlten Signale repräsentativ sind. «A3, A4» sind die Signale, welche unmittelbar vor dem Abfühlen der Signale Ai, A2 gespeichert wurden. Das durch die Gleichung A = (Ai + A2) — (A3 + A4) gegebene Signal «A» wird zum Minimalisieren der Summe der Signalamplituden der beiden gegeneinander umlaufenden Wellen verwendet, wie in Fig. 2 dargestellt.
Das Verfahren kann auch ohne Computer durchgeführt werden. Zu diesem Zweck werden zwei Wechselspannungsmesser an die Photodioden 44,46 angeschlossen und die Summe ihrer Anzeigen in einer Tabelle festgehalten. Einige Sekunden später wird einer der Wandler 36B, 36C in der einen oder anderen Richtung über eine kleine Strecke bewegt und wieder die Summe der Anzeigen der Wechselspannungsmesser gebildet. Wenn diese zweite Summe grösser als die
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erste Summe ist, ist die Bewegungsrichtung des Wandlers umzukehren. Der Wandler wird schrittweise weiterbewegt, bis die Summe der Anzeigen ein Minimum ist.
In ähnlicher Weise kann auch eine analoge Servoanord-nung verwendet werden. Die von den Photodioden 44,46 gelieferten Signale werden in Tiefpassfiltern gefiltert und dann Spitzenspannungsmessschaltungen zugeführt, deren Ausgangssignale in einer Summierschaltung summiert werden. Das Summensignal dieser Schaltung wird zum Servo-regeln der Wandler 36A oder 36B verwendet, bis die Summe ein Minimum ist.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird zuerst Ai und A2 ermittelt und in einem Speicher gespeichert. Dann werden Ai und A2 als A3 und A4 zu einem weiteren Speicher übertragen, der Wandler 36B um einen kleinen Schritt bewegt und ein neues Ai und A2 gespeichert. Die tatsächliche Übertragung der Signale von einem Speicher zum anderen ist nicht notwendig, solange der Computer mit der Position von jedem Datenstück Schritt hält. Dann wird Ai + A2 von A3 + A4 subtrahiert. Wenn das Vorzeichen von A negativ ist, zeigt dies an, dass die schrittweise Bewegung des Wandlers 36B in der richtigen Richtung erfolgte. Dann wird das Einstellsignal L2 für den Wandler 36B wieder um einen kleinen Wert AV mit dem gleichen Vorzeichen geändert und das Ganze so lange wiederholt, bis A positiv wird.
Wenn A positiv wird, wird L2 um — AV geändert und umgekehrt, so dass das Signal A um seinen Minimalwert schwankt. Nachdem sich das Vorzeichen von AV «n»-mal geändert hat (n = eine vorbestimmte Zahl), schaltet die Regelschaltung von Lz auf L3, welches Signal den Wandler 36C positioniert. Der Vorgang wird mit dem Wandler 36C wiederholt, bis A wieder den Minimalwert hat. Anschliessend erfolgt das Gleiche mit dem Wandler 36A.
Wenn während des Minimalisierens der Summe der Wechselstromamplituden der gegeneinander umlaufenden Wellen ein Wandler und damit der diesem zugeordnete Spiegel seine Endstellung erreicht, wird dies festgestellt und der Wandler zusätzlich mit einer Teilspannung Vi entgegengesetzter Polarität beaufschlagt, so dass der mit dem Wandler verbundene Spiegel um eine Wellenlänge des Laserlichts aus seiner Endstellung bewegt wird.
Nach dem Minimalisieren der Summe der Wechselstromamplituden (oder Wechselamplituden) der gegeneinander umlaufenden Wellen ist es erwünscht, jedoch nicht notwendig, auch die Differenzen zwischen den Wechselstromampli-5 tuden der gegeneinander umlaufenden Wellen zu minimalisieren. Zu diesem Zweck wird, wie Fig. 3 zeigt, die Differenz zwischen Ai und Ai gespeichert und der entsprechende Wandler durch ein vorbestimmtes AV eine kleine Strecke bewegt. Die Signale werden wieder ermittelt und die neue 10 Differenzamplitude von der alten Differenzamplitude abgezogen, um festzustellen, ob der Wandler in der richtigen Richtung bewegt wurde. Wenn dies der Fall ist, wird der Vorgang wiederholt, wenn nicht, wird das Vorzeichen von V umgekehrt. Dieser Vergleich wird nur eine vorbestimmte Anzahl 15 von «m»-malen durchgeführt, da die völlige Minimalisierung der Differenz die vorherige Kalibrierung zum Minimalisieren der Summe verschlechtern würde. Die Verringerung der Differenz durch nur m-maligen Vergleich bewirkt nur eine geringfügige Abweichung der Position der Spiegel und Wand-20 1er von derjenigen, in der die Summe der Spiegel ein Minimum ist. Der Gewichtungsfaktor nOm wird für jedes Gyroskop passend gewählt.
Nach der Verringerung der Differenz durch m-maligen Vergleich mit einem Spiegel wird der Vorgang mit dem zwei-25 ten Spiegel und dann mit dem dritten Spiegel wiederholt.
Wenn die Differenz durch Einstellen aller Spiegel verringert ist, wird das Minimalisieren der Summe der Wechselstromsignale mit allen Spiegeln wiederholt.
Die Vorgänge werden in der beschriebenen Reihenfolge 30 fortgesetzt, bis das optimale Ergebnis erzielt ist.
Während ein Spiegel wie vorstehend beschrieben eingestellt wird, wird ein anderer Spiegel durch die schnelle Servo-schaltung 32 zum Aufrechterhalten der richtigen Hohlraumlänge eingestellt. Da sich der eine Spiegel nur langsam 35 bewegt, hat seine Bewegung keinen Einfluss auf die Abstimmung der Hohlraumlänge.
Durch die beschriebene aufeinanderfolgende Positionierung der Spiegel des Ringlasers werden Rückstreuung und damit die Tendenz zum Frequenzeinrasten minimalisiert.
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3 Blatt Zeichnungen
Claims (10)
- 652 2452PATENTANSPRÜCHE1. Ringlaser mit mehreren Eckspiegeln, Wandlern zum Einstellen der Position der Spiegel, einer Fühlereinrichtung zum Feststellen der Wechselstromamplituden der beiden auf dem Laserweg gegeneinander umlaufenden Laserlichtwellen, einer Oszilliereinrichtung um den Laserweg zur Frequenzmodulation der beiden Laserlichtwellen in mechanische Oszillationen um die Fühlerachse des Ringlasers zu versetzen, Servo-mittel zum Einstellen der Position von mindestens einem Spiegel zur Regelung und Abstimmung der Länge des Laserwegs, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Minimalisieren der Rückstreuung von Laserlicht von mindestens einem der Spiegel, welche mit der Fühlereinrichtung (44,46) verbundene Mittel umfasst zum Erzeugen von zwei Signalen, die ein Mass für die frequenzmodulierten Wechselstromamplituden sind sowie Summiermittel, welche die beiden Signale erhalten und ein Summensignal erzeugen, das ein Mass für die Summe der beiden Signale ist und Servomittel zum Einstellen der Position von mindestens einem der Spiegel um das Summensignal zu minimalisieren.
- 2. Ringlaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Übertragungsmittel zum aufeinanderfolgenden Übertragen von Servoeinstellsignalen an einzelne Spiegel.
- 3. Ringlaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Abfühlen der Endposition der Wandler und Mittel, um die Position der Wandler und Spiegel schrittweise um eine ganze Zahl von Wellenlängen des Laserlichts zu ändern.
- 4. Ringlaser nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Subtrahiereinrichtung zum Subtrahieren der beiden, ein Mass für die Wechselstromamplituden darstellenden Signale voneinander zur Erzeugung eines Differenzsignals, welches ein Mass für die absolute Amplitude der Differenz zwischen den beiden Signalen ist, Übertragungsmittel zum Übertragen der Regelung der Position des genannten Spiegels vom Summensignal auf das Differenziersignal, wenn das Summensignal minimalisiert ist, und Mittel zum Begrenzen des Wegs des vom Differenzsignal bezüglich seiner Position geregelten Spiegels.
- 5. Ringlaser nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Übertragungsmittel zum Übertragen von Servoeinstellsignalen der Reihe nach an einzelne Spiegel.
- 6. Ringlaser nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Fühlermittel zum Abfühlen der Endposition der Wandler und Mittel, um die Position der Wandler und Spiegel um eine ganze Anzahl von Wellenlängen des Laserlichts zu ändern.
- 7. Ringlaser nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Übertragungsmittel, welche Fühlermittel zum Abfühlen des Wegs des genannten Spiegels in Abhängigkeit vom Differenzsignal umfassen, zum Übertragen der Regelung der Position des genannten Spiegels vom Differenziersignal auf das Summensignal.
- 8. Ringlaser nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Übertragungsmittel zum Übertragen der Servoeinstellsignale der Reihe nach von einem Spiegel zum anderen Spiegel.
- 9. Ringlaser nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Fühlermittel zum Abfühlen der Endposition der Wandler und Mittel, um die Position der Wandler und Spiegel um eine ganze Anzahl von Wellenlängen des Laserlichts zu ändern.
- 10. Ringlaser nach einem der Ansprüche 2 oder 4-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Servomittel digitale Servomittel sind und die Übertragungsmittel einen digitalen Prozessor umfassen.
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