CN213180047U - 一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，包括激光源，激光源发出的激光束经第一光路强度分束器分为两束，分别射向第一、第二平面镜反射后，从光学腔激光入口端进入光学腔传输，然后从光学腔激光出口端分两支射向第三、第四平面镜，继而反射至第二光路强度分束器合束后到达光电探测器；激光源发出的激光束，经反射进入光学腔，利用在惯性旋转系统中的获得相互作用效果与Sagnac效应结合，实现对大型设备角速度的测量；从激光束在惯性旋转体系中的相互作用的本质出发，为高精度测量大型设备的发展提供了新途径；本实用新型具有结构简单，灵敏度高，测量角速度精度高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于检测旋转角速度的传感器，尤其是一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置。
背景技术
随着激光陀螺仪的不断发展应用，激光陀螺的光路系统在研制生产过程中的高性能评测逐渐受到关注。开发者希望使用激光陀螺作为高精度测量仪器，让其具备理想状态，即无腔体的几何形变、无激光束耦合产生后向散射等。因为设计工艺技术、器件的工艺制作以及集成光学器件的本身指标限制，激光陀螺仪需要通过设计光学腔以及检测模块，在有限要求内获得良好的Sagnac激光干涉仪光路系统，故激光陀螺的研制设计者需要对谐振腔的光路系统的稳定性进行有效评估，进一步改善光路系统。
当前，Sagnac激光干涉仪光路系统的主要评估方法是对光路部分由光电探测器进行信号转换测量，再对光路输出的信号进行光谱测量分析，通过不同的优化系统中出现的误差，用于提升高精度测量角速度的需求。国内研制大型设备角速度测量仪器的单位主要是中国科学院国家授时中心和北京大学联合研制的超大环光纤陀螺仪样机，在蒲城长波台地下洞体中测量精度稳定性只有10-3量级，该精度不足以实现高精度测量大型设备角速度的要求，因此，技术上需要能够更高精度测量大型设备角速度的装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，能够利用激光的干涉现象在Sagnac效应下实现对大型设备的角速度的检测，具有结构简单，高灵敏度、测量精度高的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，包括激光源1，所述激光源1发出的激光束照射至第一光路强度分束器 2的激光接收端，第一光路强度分束器2的激光输出端分出两束激光，分别射向第一平面镜3及第二平面镜4，激光束经第一平面镜3及第二平面镜4反射，进入光学腔5激光入口端，在光学腔5内传输后，从光学腔5激光出口端分两支射向第三平面镜6及第四平面镜7，激光束经第三平面镜6及第四平面镜7反射至第二光路强度分束器8合束后，到达光电探测器9。
所述激光源1发出的激光束为激光源1在脉冲工作模式下产生的波长1550nm的He-Ne激光束。
所述光学腔5为多边形。
优选的，所述多边形为四边形。
所述光学腔5包括石英或耐热玻璃管制成的光腔回路10、光腔回路10内各角固定的镜台12及设置于镜台12上的高反射率反射镜 11构成。
所述高反射率反射镜11镜面清洁，高反射率反射镜11的摆放位置符合激光束的对准需求，激光束在光学腔5真空中传输。
所述对准需求为进入光学腔5的两束激光束分别在光腔回路10 中进行相向传输且在空间上重合。
所述高反射率反射镜11的反射率为99.999％。
所述高反射率反射镜11为球面镜或平面镜。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型从光在惯性旋转体系中的相互左右的本质出发，通过激光束分别在光腔回路10中传输，并且He-Ne激光作为入射信号，利用两束光在相同光腔回路10中传输的不变性，将大型设备提供的角速度与两束激光相结合起来，实现角速度的测量，装置的结构模型利用Sagnac效应测量角速度，同时可以提高测量的灵敏度，有效的提高了传统陀螺的测量精度。
综上，本装置具有结构简单，灵敏度高，测量角速度精度高的优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型实施中基于Sagnac效应测量大型设备角速度装置的光路结构图。
图中：1、激光源；2、第一光路强度分束器；3、第一平面镜；4、第二平面镜；5、光学腔；6、第三平面镜；7、第四平面镜；8、第二光路强度分束器；9、光电探测器；10、光腔回路；11、高反射率反射镜；12、镜台。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做出进一步描述。
参见图1，一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，包括激光源1，所述激光源1发出的激光束照射至第一光路强度分束器2的激光接收端，第一光路强度分束器2的激光输出端分出两束激光，分别射向第一平面镜3及第二平面镜4，激光束经第一平面镜3及第二平面镜4反射，进入光学腔5激光入口端，在光学腔5 内传输后，从光学腔5激光出口端分两支射向第三平面镜6及第四平面镜7，激光束经第三平面镜6及第四平面镜7反射至第二光路强度分束器8合束后，到达光电探测器9。
所述激光源1发出的激光束为激光源1在脉冲工作模式下产生的波长1550nm的He-Ne激光束。
所述光学腔5为多边形。
优选的，所述多边形为四边形。
所述光学腔5包括石英或耐热玻璃管制成的光腔回路10、光腔回路10内各角固定的镜台12及设置于镜台12上的高反射率反射镜 11构成。
所述激光束在光学腔5中进行传输前，高反射率反射镜11的摆放位置符合激光束的对准需求，腔内的空气排出，高反射率反射镜 11镜面清洁。
所述对准需求为进入光学腔5的两束激光束分别在光腔回路10 中进行相向传输且在空间上重合。
所述高反射率反射镜11的反射率为99.999％。
所述高反射率反射镜11为球面镜或平面镜。
本实用新型的工作原理如下：
激光源1作为入射信号光束，进入光学腔5中通过光腔回路10 及高反射率反射镜11反射传输，通过大型设备的转动，使得激光束在光腔回路10中产生Sagnac效应，通过光电探测器9检测拍频信号，解算出角速度测量。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，包括激光源(1)，其特征在于：所述激光源(1)发出的激光束照射至第一光路强度分束器(2)的激光接收端，第一光路强度分束器(2)的激光输出端分出两束激光，分别射向第一平面镜(3)及第二平面镜(4)，激光束经第一平面镜(3)及第二平面镜(4)反射，进入光学腔(5)激光入口端，在光学腔(5)内传输后，从光学腔(5)激光出口端分两支射向第三平面镜(6)及第四平面镜(7)，激光束经第三平面镜(6)及第四平面镜(7)反射至第二光路强度分束器(8)合束后，到达光电探测器(9)。
2.根据权利要求1所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述激光源(1)发出的激光束为激光源(1)在脉冲工作模式下产生的波长1550nm的He-Ne激光束。
3.根据权利要求1所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述光学腔(5)为多边形。
4.根据权利要求3所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述多边形为四边形。
5.根据权利要求1所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述光学腔(5)包括石英或耐热玻璃管制成的光腔回路(10)、光腔回路(10)内各角固定的镜台(12)及设置于镜台(12)上的高反射率反射镜(11)构成。
6.根据权利要求5所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述高反射率反射镜(11)镜面清洁，高反射率反射镜(11)的摆放位置符合激光束的对准需求，激光束在光学腔(5)真空中传输。
7.根据权利要求6所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述对准需求为进入光学腔(5)的两束激光束分别在光腔回路(10)中进行相向传输且在空间上重合。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述高反射率反射镜(11)的反射率为99.999％。
9.根据权利要求5或6所述的一种基于Sagnac效应的大型设备的角速度被动式检测装置，其特征在于：所述高反射率反射镜(11)为球面镜或平面镜。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114543838A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-27 | 清华大学 | 验证Sagnac效应的装置及方法 |
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2020
- 2020-08-03 CN CN202021581078.4U patent/CN213180047U/zh active Active
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| CN114543838A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-05-27 | 清华大学 | 验证Sagnac效应的装置及方法 |
| CN114543838B (zh) * | 2022-02-18 | 2024-04-30 | 清华大学 | 验证Sagnac效应的装置及方法 |
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