CN101619975A - 一种激光陀螺温度补偿控制装置及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光陀螺温度补偿控制装置及用途，该装置包括激光陀螺腔体、金属材质外壳、温控器件、自适应温控电路和温度传感器，其特征在于在激光陀螺腔体上或者金属材质外壳上放置有温度传感器和温控器件。还涉及一种温控器件在激光陀螺温度补偿中的用途。该发明解决了激光陀螺温度对准零偏超标，具有明显的自适应温度补偿效果，解决了激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境时的工程应用的难题，具有结构紧凑可靠、工作性能稳定、操作简单等优点。

Description

一种激光陀螺温度补偿控制装置及用途

技术领域

本发明涉及一种激光陀螺温度补偿控制装置，同时还涉及一种温控器件在激光陀螺温度补偿中的用途。

背景技术

激光陀螺作为一种原理先进的光电式惯性敏感仪表，它无需机电陀螺所必需的高速转子，性能优势相当明显，是新一代高灵敏、高精度、大动态范围捷联式惯性系统的理想角速度传感器，是迄今在惯性技术领域唯一真正获得了卓有成效的实际应用的非机电式中高精度惯性敏感仪表。全反射棱镜式激光陀螺是一种新型激光陀螺，它避免了传统反射镜式激光陀螺仪复杂的镀膜工艺，具有性能稳定，抗干扰能力强、启动迅速、寿命长、可靠性好等优点，在捷联式惯导系统中有着潜在的应用前景。

但是，当外界温度变化时，全反射式激光陀螺中的关键部件熔融石英棱镜和腔体(一般为微晶玻璃材质)的折射率、膨胀系数等将发生变化，此外，当稳频系统的工作时，充有干燥空气的毛细管内的空气折射率也将改变。这些变化将导致陀螺环腔的光轴受到扰动，从而引起光路发生偏移。所谓光路的偏移是指，当外界环境变化时，谐振腔的光轴发生微小的平移和倾斜。光路的偏移将引起谐振腔的腔长和环路所围的面积改变，导致激光陀螺的标度因数改变，此外，光路的偏移还会使衍射损耗、衍射非互易性和偏振度增加，导致激光陀螺产生零漂。温度对准零偏超标问题限制了激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境的应用。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种激光陀螺温度补偿控制装置，解决了激光陀螺温度对准零偏超标的问题，具有明显的自适应温度补偿效果，解决了激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境时的工程应用的难题，具有结构紧凑可靠、工作性能稳定、操作简单等优点。

本发明的另一个目的是在于提供了一种温控器件在激光陀螺温度补偿控制中的用途。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种激光陀螺温度补偿控制装置，该装置包括激光陀螺腔体、全反射式棱镜和金属材质外壳，其特征在于在激光陀螺腔体上或者金属材质外壳上放置有温度传感器和温控器件，温度传感器和温控器件与自适应温度控制电路相连接，(温度传感器、温控器件和温度控制电路均可在市场购置，任何型号均可使用)。温控器件包括半导体温控器(具有制冷和加热两种功能)以及普通电阻、加热丝等，温度传感器可以是高精度热敏电阻或是其他能够提供温度信息反馈的器件，自适应温度控制电路能够根据反馈的实际温度和设定温度之差自适应驱动半导体温控器的电路。

该装置其结构如下，将温控器件(例如半导体温控器)贴在激光陀螺的表面或者外部的金属材质壳体上，将温度探测器放置在激光陀螺腔体上，当激光陀螺工作在非正常温度状态时，由温度传感器将陀螺实际温度探测到，并且传给自适应温度控制电路，自适应温度控制电路根据之前设定的、满足激光陀螺正常稳定工作的温度值及时二者的温度差异，然后根据这一温度差异来提供适当的温控功率输出，输出的温控功率加载到温控器件上，温控器件对激光陀螺腔体进行加热或者制冷，来驱动腔体到正常稳定的温度工作点，或者工作中的温控器件给激光陀螺一定的温度场，从而保证了激光陀螺的温度运转。也可将温控器件贴在激光陀螺腔体的两侧支路上，将温度探测器放置在激光陀螺腔体上，当激光陀螺工作在非正常温度状态时，由温度传感器将陀螺实际温度探测到，并且传给自适应温度控制电路，自适应温度控制电路根据这一温度来提供一定的温控功率输出加载到温控器件上，工作中的温控器件给两侧腔体加热或者制冷，将激光陀螺由于温度变化造成的光路偏折重新反向偏折到正常光路中，从而保证了激光陀螺的稳定运转。

一种温控器件在激光陀螺温度补偿中的用途，其过程是，例如将半导体温控器贴在激光陀螺的表面、两侧支路或者外部的金属材质壳体上，通过半导体温控器加热或者制冷将在非正常温度下的激光陀螺的温度控制在能够正常工作的温度范围内，从而遏制激光陀螺温度对准零偏超标，解决激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境时的工程应用难题的用途。

本发明与现有技术相比，具有以下优点与效果：

1、采用温控器件(例如半导体温控器件)，使得器件的温控能力大为提高，抗电磁干扰能力大大增强，满足振动、冲击、宽温度范围变化等各种恶劣环境或其他应用环境的使用需求。

2、采用自适应温控电路，具有结构简单、操作方便等优点，同时可根据实际环境温度进行加热和制冷两种功能。

3、温度自适应补偿效果明显，能够满足激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境时的工程应用。

附图说明

图1-腔体表面温度补偿控制的激光陀螺温度补偿控制装置结构图；

图2-腔体支路温度补偿控制的激光陀螺温度补偿控制装置结构图。

图3为一种激光陀螺工作性能示意图，如图3中的实验数据表示为：实验环境为低温-40℃，实验时，开始测试前3个采样点(5分钟)未加制热，后续开始功率从0.25W开始制热，观察脉冲数曲线；到第18个采样点增加温控功率至0.6W，观察脉冲数曲线；到第36个采样点加热功率增加至1.5W，观察脉冲数曲线。到第54个采样点增加加热功率至5W，观察脉冲数曲线。

从图3可以看出，激光陀螺的稳定工作性能对温度的变化十分敏感，并且温度补偿控制装置对激光陀螺工作稳定性的提高很有益处。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1：图1为腔体表面温度补偿控制的激光陀螺温度补偿控制装置结构图，主要包括激光陀螺腔体11(市场均有购置)、金属材质外壳12、温控器件13(例如半导体温控器13，半导体温控器13任何型号均可，市场均有购置)、自适应温度控制电路14(自适应温度控制电路14任何型号均可，市场均有购置)和温度传感器15(温度传感器15任何型号均可，市场均有购置)组成。将温控器件13贴在(通过机械挤压或者粘合剂固定，通常二者接触面之间涂有导热硅脂)激光陀螺腔体11的表面或者外部的金属材质外壳12壳体上，将温控器件13贴在激光陀螺腔体11的内或外表面，或者将温控器件13贴在外部的金属材质外壳12壳体内或外上(通过机械挤压或者粘合剂固定，通常二者接触面之间涂有导热硅脂)，温度传感器和温控器件与自适应温度控制电路相连接，将温度传感器15放置在激光陀螺腔体11上，当激光陀螺工作在非正常温度状态时，由温度传感器15将陀螺实际温度探测到，并且传给自适应温度控制电路14，自适应温度控制电路14根据之前设定的、满足激光陀螺正常稳定工作的温度值及时二者的温度差异，然后根据这一温度差异来提供适当的温控功率输出，输出的温控功率加载到温控器件13上，温控器件13对激光陀螺腔体进行加热或者制冷，来驱动腔体到正常稳定的温度工作点，或者工作中的温控器件13给激光陀螺一定的温度场，从而保证了激光陀螺的稳定运转。

所述的金属材质一般为硬铝，也可用铜、铁、不锈钢等其他材质，特殊情况时也可使用聚四氟乙烯材质代替。

实施例2：图2为腔体支路温度补偿控制的激光陀螺温度补偿控制装置结构图，主要包括激光陀螺腔体11、金属材质外壳12、温控器件13(例如半导体温控器)、自适应温度控制电路14和温度传感器15组成。将温控器件13贴在激光陀螺腔体11的两侧支路上，将温度传感器15放置在激光陀螺腔体11上，当激光陀螺工作在非正常温度状态时，由温度传感器15将陀螺实际温度探测到，并且传给自适应温度控制电路14，自适应温度控制电路14根据这一温度来提供一定的温控功率输出加载到温控器件13上，工作中的温控器件13给两侧腔体加热或者制冷，将激光陀螺由于温度变化造成的光路偏折重新反向偏折到正常光路中，从而保证了激光陀螺的稳定运转。

实施例3：一种温控器件在激光陀螺温度补偿中的用途，其过程是将温控器件13贴在激光陀螺腔体11的表面、两侧支路或者外部的金属材质壳体12上，通过温控器件13加热或者制冷将在非正常温度下的激光陀螺腔体11的温度控制在能够正常工作的温度范围内，从而遏制激光陀螺温度对准零偏超标，解决激光陀螺在高低温、温度突变等恶劣工作环境时的工程应用难题的用途。

Claims (4)

1、一种激光陀螺温度补偿控制装置，包括激光陀螺腔体(11)、金属材质外壳(12)、温控器件(13)、自适应温控电路(14)和温度传感器(15，其特征在于：在激光陀螺腔体(11)上或者金属材质外壳(12)上放置有和温度传感器(15)和温控器件(13)，温度传感器和温控器件与自适应温度控制电路相连接。

2、根据权利要求1所述的一种激光陀螺温度补偿控制装置，其特征在于：所述的温控器件(13)贴在激光陀螺腔体(11)的内或外。

3、根据权利要求1所述的一种激光陀螺温度补偿控制装置，其特征在于：所述的温控器件(13)贴在金属材质外壳(12)壳体内或外上。

4、一种温控器件在激光陀螺温度补偿控制中的用途。

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