DE2749125A1 - Ringlaser-gyroskop - Google Patents
Ringlaser-gyroskopInfo
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Description
PATENTANWÄLTE
Dipl.-Ing. A.Wasmeier ·* Dipl.-Ing. H. Graf
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An das | 2 | D-8400 REGENSBURG 1 |
Deutsche Patentamt | GREFLINGER STRASSE 7 | |
Telefon (0941)547 53 | ||
8 München | Telegramm Begpatent Rgb. | |
Telex 65709 repatd | ||
Vp 9197
LITTON SYSTEMS, INC., 360 North Orescent Drive, Beverly Hills, California 90210, USA
Ringla s er-Gyrοskop
Die Erfindung bezieht sich auf mechanisch in Bewegung versetzte Ringlaser-Gyroskopanordnungen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Vermeidung eines Betriebsart-Mitziehens
(mode-locking) in Ringlaser-Gyroskops individuell in "Zitterbewegung" versetzte, d.h. mechanisch in
Vibration versetzte Spiegel zu verwenden. Hierzu wird auf "Laser Applications", herausgegeben von Monte Ross, Academic
Press, Inc., New York, N.Y. 1971 hingewiesen. In dieser Veröffentlichung
wird auf die Seiten 134 bis 200 unter dem Titel
"The Laser Gyro", insbes. auf Seite 159 hingewiesen, wo der Begriff des "Zitterns" der Spiegel von Laser-Gyroskopen erläutert
ist. Es wurde auch vorgeschlagen, einen dreieckförmigen Laserpfad mit drei Spiegeln zu verwenden, bei welchem der Laserkörper
mit den Spiegeln an Blattfedern befestigt ist und um
eine zentrische Achse oszilliert, die senkrecht zur Ebene des Laserpfades verläuft. Eine derartige Anordnung ist z.B. in der
NASA-Veröffentlichung Nr. CR-132261 vom Februar 1973 erläutert.
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In Zusammenhang mit derartigen Vorschlägen, um die Spiegel von Laser-Gyroskopen in mechanische Zitterbewegung zu versetzen,
ist die individuelle Oszillation von Spiegeln bei hohen Frequenzen empfindlich und verhältnismäßig instabil gewesen und hat
Ergebnisse erbracht, die nicht zufriedenstellend und nicht in ausreichendem Maße zuverlässig sind.
Andererseits hat die Verwendung eines dreieckförmigen Laser-Gyroskoppfades,
bei dem die gesamte dreieckförmige Einheit in Vibrationen, d.h. Zitterbewegungen, um eine zentrische Achse
versetzt wird, gute Resultate erbracht, hat jedoch einen Gyroskopaufbau ergeben, der unverhältnismäßig störanfällig war und
große Abmessungen hatte. Der verhältnismäßig starke Streueffekt, der sich aus dem Auftreffwinkel des Lichtes von 30° auf die
Spiegel ergibt, hat verhältnismäßig schlechte Anti-Mitzieheigenschaften ergeben und hat deshalb die EmpJLndlichkeit solcher
Gyroskope erheblich herabgesetzt. Auch ist eine unerwünschte Vibration auf das Gehäuse des Gyroskops übertragen
worden.
Die Erfindung betrifft die Klasse von Ringlaser-Gyroskopanordnungen,
bei denen alle Spiegel miteinander in Vibrationen versetzt werden, wenn der Laserkörper als eine Einheit vibriert,
wobei der Laserkörper einen rechteckförmigen Laserstrahlpfad
definiert. Aufgrund des rechteckförmigen Pfades anstatt eines
dreieckförmigen Pfades beträgt der Auftreffwinkel auf die Spiegel 45° anstatt 30°, so daß damit die Streuung wesentlich reduziert
und die Anti-Mitzieheigenschaft und die Empfindlichkeit des Gyroskops wesentlich verbessert werden. Zuätzlich verringert
die Verwendung eines rechteckförmigen, in Wirklichkeit eines
nahezu quadratischen Laserstrahlpfades wesentlich die Gesamtabmessungen
des Gyroskops und vergrößert auch den nutzbaren· Raum im Inneren des Laserkörpers.
Vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine verbesserte
Vibrations!soIierung erreicht wird, wenn der mechanische
Antriebsmechanismus für die Zitterbewegung des Laser-Gyroskopskörpers zentrisch innerhalb des Körpers des aktiven
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Elementes des Lsers angeordnet wird und damit innerhalb des
Baumes liegt, der von dem Laserstrahllichtpfad umschlossen ist.
Gemäß der Erfindung wird eine Einglaser-Gyroskopanordnung vorgeschlagen,
die einen Hinglaser besitzt, der innerhalb eines Körpers aufgenommen ist und einen rechteckförmigen Pfad für
die Laserstrahlen definiert, sowie einen Elektromotor aufweist, der zentrisch innerhalb des Ringlasers befestigt ist und den
Ringlaser in Vibrationsbewegungen gegenüber dem Ghäuse versetzt. Eine derartige Anordnung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet,
daß der Ringlaser federnd nachgiebig aufgehängt ist und pendeiförmige Schwingungen um eine Achse ausführen kann, die so orientiert
ist, daß sie durch den Mittelpunkt und in rechten Winkeln zur Ebene des Pfades der Laserstrahlen verläuft.
Nach einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung ein Gegengewicht auf, und der Motor versetzt das Gegengewicht
in Vibrationsbewegungen, die g_leioh groß wie die Vibrationsbewegungen des Lasers sind, jedoch entgegengesetzte
Phasenlage haben.
Zweckmäßigerweise sind Befestigungefedern, die das Gegengewicht mit dem Gehäuse verbinden, und getrenrte andere Befestigungsfedern,
die den Ringlaser mit dem Gehäuse verbinden, vorgesehen; die Federn spannen den Ringlaser und das Gegengewicht in eine
ζentrisehe Ruheposition vor. Auf diese oder entsprechende andere
Weise sind das Gegengewicht und der Ringlaser so befestigt, daß sie vorzugsweise eine Vibrationsbewegung um eine gemeinsame Achse
ausführen.
Das Merkmal einer gemeinsamen Achse ermöglicht die Anwendung eines Elektromotors, der Stator- und Rotorelemente besitzt,
welche einen G8-Drehmomentmotor bilden, der wechselstromerregt
ist, derart, daß jedes der Elemtente pendeiförmige Vibrationsbewegungen nach Art des Rotors eines Drehmomentmotors ausführt,
wobei eines der Motorelemente an dem Ringlaser und das andere an dem Gegengewicht befestigt ist.
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Die Anordnung von Befestigungsfedern läßt sich am besten dadurch
erreichen, daß der Ringlaser und das Gegengewicht jeweils auf zwei Sätzen von axial versetzten, radial orientierten Blattfedern
befestigt sind. Die Konstruktionsparameter sollen vorzugsweise so gewählt sein, daß im wesentlichen die gleiche mechanische
Exgenresonanzfrequenz für den Ringlaser und das Gegengewicht erzielt wird, wobei die Frequenz des WS-Erregerstromes für den
Motor etwa gleich der Resonanzfrequenz ist.
Durch Verwendung eines Gegengewichtes, das in entgegengesetzte Phasenlage zu der Oszillation des Laserkörpers versetzt wird,
werden Vibrationen, die sonst auf das Gehäuse des Instrumentes übertragen wurden, reduziert oder ausgeschaltet.
Die Probleme, die von der Gyroskopanordnung gemäß der Erfindung gelöst werden, umfassen eine verbesserte Empfindlichkeit, ohne
daß der Vorteil geringer Dimensionen aufgegeben werden muß, und eine im wesentlichen verbesserte Beseitigung der Vibrationen im
Vergleich zu anderen Instrumenten.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines AusführungsÜeispieles erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Ansicht des Laserkörpers, wie er in der Anordnung nach den Figuren 2 und 3 verwendet
wird,
Fig. 2 eine aufgeschnittene Aufsicht auf eine Ringlaser-Gyroskopanordnung,
aus der das Prinzip vorliegender Erfindung hervorgeht,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht der Anordnung nach Fig. 2, und
Fig. 4 eine graphische Darstellung der Rückstreuung in Abhängigkeit
von dem Lichtauftreffwinkel eines Lasers.
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Fig. 1 zeigt einen Quarzlaserkörper 12 mit einer Anzahl von in
ihn eingeschnittenen öffnungen und Kanälen. Die inneren Kanäle des Quarzblockes 12, von denen vier, z.B. Kanäle 22 und 24, einen
rechteckförmigen Laserstrahlpfad festlegen, sind abgedichtet, und Gas isfinnerhalb der öffnungen und Kanäle des Quarzblockes
vorhanden. Insbesondere besteht das Gas etwa aus 90% Helium und
10% Neon, und der Gasdruck beträgt etwa 3 Torr.
In Übereinstimmung mit der bekannten Lasertechnologie sind zwei Kathoden 14 und 16 sowie zwei Anoden 18 und 20 mit dem Quarzkörper
12 so befestigt, daß eine Gasentladung zwischen Kathode 14 und Anode 18 im Kanal 22 sowie zwischen Kathode 16 und Anode
20 im Kanal 24 ausgebildet wird. Entsprechende Getteranordnungen 26 und 28 sind an den beiden entgegengesetzten Enden des Quarzblockes
12 vorgesehen. Wie bekannt, wird das aktive Metall in den Getteranordnungen 26 und 28 verwendet, um Verunreinigungen
von dem Gas innerhalb der Kanäle im Querzkörper 12 zu absorbieren.
An den vier Ecken des Pfades für die Laserstrahlen sind Spiegel 32, 34, 36 und 38 angeordnet. Zwei der Spiegel 32 und
38 ist eine Ausgangsanordnung 40 und 41 zugeordnet, von der Schwebungen aufgezeigt werden, um eine Drehung der RinglaserGyroskop
anordnung anzuzeigen. Derartige Anordnungen zum Aufzeigen von Ausgangsschwebungen sind in der Technik bekannt und
in der oben erwähnten Veröffentlichung über Laser erläutert.
Alle vorstehend beschriebenen Elemente, die die Ringlaseranordnung
darstellen und die die Spiegel, die Kathoden, die Anoden und die Getteranordnungen umfassen, sind gegenüber dem Quarzkörper
12 einwandfrei abgedichtet, so daß das Gas innerhalb der Kanäle des Quarzkörpers auf dem richtigen Druck und frei von
Verunreinigungen gehalten wird.
Eine Laserwirkung tritt in einem Einfachbetrieb bei etwa 5 χ 10 Hz auf. Dies entspricht einer Wellenlänge von etwa
0,633 Mikron, und die resultierende Beleuchtung hat eine brilliante, leicht rote Farbe.
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Eine abgestufte öffnung 42 ist in der Mitte des rechteckförmigen
Quarzblockes 12 angeordnet. Sie nimmt den Antriebsmechanismus zum Oszillieren, d.h. zum Vibrieren, bzw. "Zittern" (dithering)
des Laser-Gyroskopkörpers 12 auf, wie weiter unten in Verbindung mit den Figuren 2 und 3 beschrieben.
Das äuß-ere Gehäuse für die Ringlaser-Gyroskop-anordnung besteht
aus dem Boden 44, Seiten 46 und der Oberseite 48 (Fig. 3). Zusätzlich ist mit dem Boden 44 ein zylindrischer Tragring 50
befestigt, und ein ähnlicher zylindrischer Tragring 52 erstreckt
sich von der Oberseite 48 des Gehäuses nach abwärts.
Der Laserkörper 12 nach Fig. 1 ist federnd nachgiebig an jedem der zylindrischen Hinge 50 und 52 über einen Satz von drei Blattfedern
befestigt. Der obere Satz dreier Blattfedern 54, 56 und
58 ist in der Darstellung nach Fig. 2 sichtbar. Diese Blattfedern 54, 56 uncL 58 erstrecken sich in radialer Richtung von dem oberen
Ring 52 nach innen und sind mit einer ersten magnetischen
Anordnung 60 befestigt, die ein Element des Antriebsmotors darstellt und ihrerseits mit dem Laserkörper 12 fest verbunden ist.
Ein zweiter ähnlicher Satz von drei Blattfedern ist im unteren Teil der Anordnung vorhanden. Eine solche Feder 62 ist in Fig.
teilweise sichtbar; sie erstreckt sich in radialerRichtung von der linken Seite des Tragringes 50, der einen Teil des Rahmens
bildet, nach innen.
kleinen
Wenn der Quarzkörper in einem Winkel um die zentrische Achse der Anordnung in einer Richtung hin und her oszilliert, führt ein Gegengewicht Oszillationen entgegengesetzter Phasenlage um die gleiche Achse aus. Das Gegengewicht besteht aus zwei äußeren zylindrischen Säulen 64 und 66, oberen und unteren Überbrückungsgliedern 68 und 70 und einer zentrischen axialen Anordnung 72. In Fig. 2 ist der obere Teil 48 des Gehäuses vollständig entfernt, und das obere Überbrückungsglied 68 der Gegengewichtsanordnung ist weggeschnitten gezeigt, damit die Halterungen für den Quarzlaserkörper und auch für das Gegengewicht sichtbar
Wenn der Quarzkörper in einem Winkel um die zentrische Achse der Anordnung in einer Richtung hin und her oszilliert, führt ein Gegengewicht Oszillationen entgegengesetzter Phasenlage um die gleiche Achse aus. Das Gegengewicht besteht aus zwei äußeren zylindrischen Säulen 64 und 66, oberen und unteren Überbrückungsgliedern 68 und 70 und einer zentrischen axialen Anordnung 72. In Fig. 2 ist der obere Teil 48 des Gehäuses vollständig entfernt, und das obere Überbrückungsglied 68 der Gegengewichtsanordnung ist weggeschnitten gezeigt, damit die Halterungen für den Quarzlaserkörper und auch für das Gegengewicht sichtbar
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werden. Wie vorstehend erwähnt, wird der Quarzlaserkörper von den Federn 54, 56, 58 an dem zylindrischen Rahmenbauteil 52 gehalten.
In ähnlicher Weise ist der zentrische Teil 72 der Gegengewichtsanordnung
an dem Rahmenbauteil 52 über die drei Federn 76 und 78 abgestützt. Am unteren Ende des zentrischen Teiles
der Gegengewichtsanordnung ist der vorerwähnte zweite Satz von drei Blattfedern vorgesehen, um die Gegengewichtsanordnung mit
der unteren zylindrischen Ringhalterung 50 zu verbinden und
federnd nachgiebig zu befestigen. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist eine andere der unteren Blattfedern, nämlich die Feder 80 so
gezeigt, daß sie sich zwischen der rechten Seite des Halteringes 50 und dem unteren Teil des zentrischen Teiles 72 der Gegengewicht
sanordnung zusätzlich zur vorerwähnten Feder 62 erstreckt. Alle 12 Blattfedern spannen die Ringlaseranordnung, die den Quarz
block 12 und alle zugeordneten Elemente enthält, wie auch das Gegengewicht in eine zentrische Ruheposition vor.
Mit der zentrischen Anordnung 72 der Gegengewichtsanordnung ist eine zweite magnetische Vorrichtung 82 befestigt, die zusammen
mit der ersten magnetischen Vorrichtung 60 einen Antrieb für den Laserkörper 12 und das im Gegensinne oszillierende Gegengewicht
64, 66, 68 und 72 bildet. Eine der magnetischen Vorrichtungen, z.B. 60, kann als Stator, und die andere magnetische Vorrichtung,
z.B. 82, als Rotor des Drehmomentmotors angesehen werden. Die Achse der Vibrationsbewegung kann als gemeinsame Achse bezeichnet
werden.
Eine der magnetischen Vorrichtungen ist mit einer Wicklung versehen,
durch deren Erregung der Motor angetrieben werden kann. Insbesondere stellen die magnetischen Vorrichtungen 60 und 82
miteinander einen Elektromotor mit Stator- und Rotorelementes.
dar, der einen GS-Drehmomentmotor bildet, welcher für vorliegenden Zweck mit Hilfe einer WS-Erregung betätigbaijist, derart, daß
jedes der Elemente eine pendeiförmige Vibrationsbewegung nach; Art des Rotors eines Drehmomentmotors ausführt. Da eines der
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Motorelemente auf dem Ringlaser und das andere auf dem Gegengewicht
angeordnet ist, können beide ähnlich wie ein Rotor, jedoch mit einer Vibrationsbewegung in Gegenphase arbeiten.
Der Drehmomentmotor, der aus den beiden magnetischen Vorrichtungen
60 und 82 ausgebaut ist, wird somit elektrisch in Vibration mit der mechaischen Resonanzfrequenz des Quarzlaserkörpers 12
und seiner ihn abstützenden Blattfedern angetrieben. Diese Frequenz ist zweckmäßigerweise identisch mit der Resonanzfrequenz
der Gegengewichtsanordnung mit den unterstützenden Federn. Diese Resonanzfrequenz kann beispielsweise in der Größenordnung von
150 Hz betragen. Es kann aber auch eine andere gewünschte Frequenz
von einigen Hz bis mehreren Hundert oder mehreren Tausend Hz angewendet werden.
Bei der Anordnung nach den Figuren 2 und 3 wird die Energieein-
8Ω
speisung den Drehmomentmotor, der durch die magnetischen Vorrichtungen
60 und 62 ausgebildet ist, auf einem verhältnismäßig niedrigem Wert gehalten, so daß der maximale Ausschlag der Oszillationen
des Quarzkörpers 12 auf einem Wert kleiner als 1 gehalten wird. Insbesondere beträgt bei der dargestellten Ausführungsform
der gewünschten Anordnung der maximale Ausschlag etwa 800 Bogensekunden,
was etwa2/9 tel eines Grades entspricht. Das Gegengewicht oszilliert in entgegengesetzter Richtung synchron damit,
jedoch in Gegenphase zu den Bewegungen des Quarzkörpers. Das Trägheitsmoment des Gegengewichtes ist etwa gleich und entgegengesetzt
dem des Quarzkörpers 12. Entsprechend sind, wenn das Gegengewicht ein Trägheitsmoment von einem Bruchteil, z.B. ein
Fünftel des Trägheitsmomentes des Quarzkörpers besitzt, die Ausschläge etwa 5 mal größer als die des Quarzkörpers und betragen
deshalb etwa 1°.
Da die zylindrischen Tragringe 50 und 52 mit dem Quarzkörper 12
und dem Gegengewicht in gleichen Amplituden, jedoch in entgegengesetzten Richtungen und synchron miteinander oszillieren, werden
nur geringe oder keine Vibrationen von dem Gehäuse der Laser-Gyroskop
anordnung auf naheliegende elektronische Elemente oder
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andere Flugzeuginstrumente, die Vibrationsempfindlich sind,
übertragen.
Nachdem der eigentliche mechanische Aufbau der Ringlaser-Gyroskopanordnung
beschrieben worden ist, werden nachstehend bestimmte theoretische Gesichtspunkte des Kreisels betrachtet. In bezug
auf die Eingabe-Ausgabe-Eigenschaften eines Hinglaser-Gyroskops ist es erwünscht, wenn die Charakteristik eine gerade Linie wäre,
wobei die Ausgangs-"Schwebungen" direkt proportional der Drehung, selbst bei sehr geringen Drehgeschwindigkeiten sind. Bei sehr
niedrigen Drehgeschwindigkeiten tendieren in einem Laser-Gyroskop vom Einfaohbetriebstyp die im Gegensinn drehenden Laserstrahlen
zu einer gegenseitigen Kopplung, d.h. zu einem "Mitziehen" bei einer einfachen Frequenz, so daß keine Ausgangsschwebungen erzeugt
werden.
Wenn der Laserkörper mit einer "Zitter"-Frequenz in Oszillationen
versetzt wird, folgt die Ansprechcharakteristik ziemlich genau der idealen linearen Charakteristik, insbes. für niedrige Eingangsdrehgeschwindigkeiten.
Es tritt jedoch häufig eine geringe Abweichung von der Charakteristik in der Nähe der Zitterfrequenz
auf.
Die Größe der Abweichung von der Linearität, die durch das Zittern bedingt wird, ist eine Funktionder Tendenz des Laser-Gyroskops
zum "Mitziehen", d.h. der Tendenz der beiden entgegengesetzt wandernden Strahlen, bei bestimmten Drehgeschwindigkeiten
mit der gleichen Frequenz zu oszillieren.
Diese Tendenz des "Mitziehens" bei einem Laser-Gyroskop ist eine Funktion einer Anzahl von Faktoren, deren einer die Rückstreuung
ist. Die Tendenz der beiden in entgegengesetzten Richtungen um die Laserliohtstrahlschleife wandernden Strahlen, sich
miteinander zu verriegeln, ist eine Funktion der Reflexion in der
ursprünglichen Richtung des auf die Spiegel um den Laserstrahlpfad
auftreffenden Lichtes. Fig. 4 ist eine graphische Darstellung
der relativen Intensität der Rückstreuung in Abhängigkeit von
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dem Lichtauftreffwinkel relativ zu einer Linie, die im rechten Winkel
zu der Spiegeloberfläche orientiert ist. Der Auftreffwinkel für einen dreieckförmigen Gyroskoppfad beträgt 30 , während für den Strahlpfad
in einem rechteckförmigen Gyroskop, wie es bei der dargestellten Anordnung gezeigt ist, der Auftreffwinkel 45 beträgt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, beträgt die relative Rückstreuintensität, die
in willkürlichen Einheiten aufgetragen ist, für einen Auftreffwinkel von 45 etwa 1,2 (s. Punkt 94), während die Rückstreuung für einen
Auftreffwinkel von 30° etwa 2,32 (s. Punkt 96) beträgt. Dies entspricht
einem ungefähren Streuverhältnis bei 45 gegenüber 30 von angenähert
0,52. Dies ist gleich einem Amplitudenverhültnis der Quadratwurzel von 0,52, also etwa gleich 0,72. Entsprechend ist der Streufeldvektor eines
typischen Laserspiegels bei 45 kleiner als 3/4 des V.'ertes bei 30 .
Die Größe des Mitzieheffektes ist auf die Zufallsvektorsumme der Streugruppen
im Laser-Gyroskop bezogen. Für Vergleichswerte beträgt somit der Wert für ein Gyroskop mit drei Spiegeln Ix | 3, d.h. etwa 1,7
in normierten Einheiten, im Vergleich zu 0.72 χ | 4, d.h. 1,44 in den
gleichen normierten Einheiten für ein rechteckförmiges Gyroskop mit
vier Spiegeln. Die Streuamplitude wird somit im Mittel für eine rechteckförmige
Konfiguration im Vergleich zu einer dreieckförmigen erheblich reduziert.
Die rechteckförmige Konfiguration des Laser-Gyroskops ermöglicht ferner
die Befestigung des Drehmomentmotors innerhalb des Laserstrahlpfades, während dies bei dem wesentlich kleineren, zur Verfügung stehenden
Platz innerhalb der dreieckförmigen Anordnung praktisch nicht möglich ist. Die Platzeinsparung, die sich aus der Verwendung der rechteckförmigen
Konfiguration im Vergleich zu einer dreieckförmigen Konfiguration ergibt, beträgt etwa 50 %, bzw. die rechteckförmige Konfiguration
ist in ihren Größenabmessungen mindestens 1/3 kleiner als die entsprechende dreiekförmige Konfiguration=,
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Üie erfindungsgemäße, mechanisch in Vibrationen versetzte Ringlaser-Gyroskopanordnung
rechteckförmiger Konfiguration in Verbindung mit der Gegengewichtanordnuno hat die Vorteile erstens verbesserter Empfindlichkeit,
zweitens reduzierter Grö'3enabmessung und drittens Verhinderung
bzw. Reduzierung der Übertragung von Vibrationen auf andere Bestandteile.
In der Beschreibungseinleitung wurde auf bekannte Vorschläge hingewiesen.
In diesem Zusammenhang werden die US-PSeη 3 373 650, 3 467 472, 3 600
und 3 G26 575 genannt. Diese Patentschriften betreffen alle eine Form der Bewegung des Laserkörpers oder der zugeordneten Spiegel, keine so η
ihnen läßt jedoch ein kompaktes, aber empfindliches, mechanisch in Bewegung gesetztes Laser-Gyroskop, wie es Gegenstand vorliegender Erfindung
ist, erkennen.
Vorstehende Beschreibung ist auf eine spezielle Ausfuhrungsform der
Erfindung abgestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebene
Ausfuhrungsform beschränkt. Beispielsweise können die vier Spiegel des Laser-Gyroskops zur gemeinsamen Vibration getrennt von dem Laserkörper
befestigt werden, was dann die Verwendung einer Gegengewichtsvorrichtung geringeren Gewichtes gestattet. Auch können andere bekannte
Materialien und Substanzen anstelle der erwähnten verwendet werden; so kann der Laserkörper beispielsweise aus U.L.E.-Titansilikat (der Firma
Corning) oder aus "CERVET11 (der Firma Owens) anstelle von Quarz hergestellt
werden. Ferner kann eine andere Art der Aufhängung und/oder der Drehmomentmotoranordnung verwendet werden, wobei der Laserkörper beispielsweise
auch um eine andere Achse als die Mittelachse oszillieren kann.
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Claims (8)
- 31.10.1977 W/a L/p 9197Ringlaser-Gyroskopanordnung mit einem Ringlaser, der in einem Gehäuse aufgenommen ist und einen rechteckförmigen Pfad für die Laserstrahlen definiert, gekennzeichnet durch einen Elektromotor ( 60, 82), der zentrisch innerhalb des Ringlasers (12) befestigt ist und den Ringlaser in Vibrationsbewegungen gegenüber dem Gehäuse (44, 46, 48, 50, 52) versetzt.
- 2. Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringlaser (12) federnd nachgiebig aufgehängt ist und pendeiförmige Oszillationen um eine Achse ausführt, die so orientiert ist, daß sie durch den Mittelpunkt und rechtwinklig zu der Ebene des Pfades der Laserstrahlen verläuft.
- 3· Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegengewicht (64, 66, 68, 70, 72) vorgesehen ist, das von dem Motor (60, 82) in Vibrationsbewegungen versetzt wird, die etwa gleich, jedoch in der Phase entgegengesetzt zu den Vibrationsbewegungen des Ringlasers (12) sind.
- 4. Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsfedern (74, 76, 78) vorgesehen sind, die das Gegengewicht (64-72) mit dem Gehäuse (44-52) verbinden und daß getrennte andere Befestigungsfedern (54, 56, 58) vorgesehen sind, die den Ringlaser (12) mit dem Gehäuse (44-52) verb-inden, wobei die Federn den Ringlaser und das Gegengewicht in eine zentrische Ruheposition vorspannen.
- 5. Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (44-52) und der Ringlaser (12) so befestigt sind, daß sie eine Vibrationsbewegung um eine gemeinsame Achse ausführen.
- 6. Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (60, 82) Stator- bzw. Rotorelemente aufweist, die einen GS-Drehmomentmotor bilden, der mit Hilfe einer WS-Erregung betätigbar ist, derart, daß jedes der809820/073431.10.1977 L/p 9197Elemente eine pendeiförmige Vibrationsbewegung nach Art des Rotors eines Drehmomentmotors ausführt, wobei eines der Motorelemente auf dem Ringlaser und das andere auf dem Gegengewicht befestigt ist.
- 7· Ringlaser-Gyroskopanordnung nach einem der Ansprüche 4-6, dad-urch gekennzeichnet, daß der Rir^.aser (12) und das Gegengewicht (44-52) jeweils auf zwei Sätzen von axial versetzten, in radialer Richtung orientierten Blattfedern befestigt sind.
- 8. Ringlaser-Gyroskopanordnung nach Anspruch 7■> dadurch gekennzeichnet, daß für den Ringlaser und das Gegengewicht extra die gleiche mechanische Grundresonanzfrequenz gewählt ist, wobei die Frequenz des WS-Erregerstromes für den Motor etwa gleich der Resonanzfrequenz ist.809820/073
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