DE4107190A1 - Weglaengensteuerungsanordnung fuer ringlaser-kreiselkompasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weglängensteuerung für einen Ringlaser-Kreiselkompaß, insbesondere eine verbesserte und vereinfachte Steuerungsanordnung.

Der Ringlaser-Kreiselkompaß wurde als ein logischer Ersatz für den mechanischen Trägheits-Kreiselkompaß entwickelt. Auf der Grundlage des Sagnac-Effekts weist der Ringlaser-Kreiselkompaß idealerweise ein Minimum an beweglichen Teilen auf, was eine extrem genaue Rota­ tionsbestimmung gestattet. Wie ursprünglich erwartet weist der Ringlaser-Kreiselkompaß zmindest zwei sich in entgegengesetzten Richtungen ausbreitende elektro­ magnetische Wellen auf (beispielsweise Licht), die inner­ halb eines optischen Ringhohlraums oszillieren. Ist der ideale Ringlaser-Kreiselkompaß stationär, so wird durch den Sensor keine Rotation angezeigt. Wird der Ringhohl­ raum des Laserkreiselkompasses um seine zentrale Achse gedreht, so entwickeln die sich entgegengesetzt ausbrei­ tenden Wellen eine Schwebungsfrequenz. Deutlich oberhalb eines charakteristischen Synchronisierungsbereichs (lock­ in) kann eine lineare Beziehung zwischen der Schwebungs­ frequenz und der Rotationsrate des Kreiselkompasses in bezug auf das Trägheits-Bezugssystem erhalten werden.

Der arbeitende Ringlaser-Kreiselkompaß erfordert verschie­ dene Einstelleinrichtungen, um eine Annäherung an die ideale lineare Beziehung zwischen der Schwebungsfrequenz und der Rotationsrate des Kreiselkompasses zu erreichen.

Zwar ist der ideale Ringlaser-Kreiselkompaß durch eine Schwebungsfrequenz proportional zur Rotationsrate gekenn­ zeichnet, jedoch erfordert der planare zwei-Moden-Laser­ kreiselkompaß ein Vorspannen oder ein mechanisches Zit­ tern, um eine Synchronisation gegenläufiger Wellen bei niedrigen Rotationsraten zu verhindern. Eine Modenverrie­ gelung stellt eine Hauptschwierigkeit bei niedrigen Rota­ tionsrate dar, bei denen der Ringlaser-Kreiselkompaß eine fehlerhafte Anzeige erzeugt, daß die Vorrichtung sich nicht dreht. Beginnt die Rotationsrate eines Ring­ laser-Kreiselkompasses bei einem Wert oberhalb des Wertes, bei dem die Synchronisierung erfolgt, und wird dann verrin­ gert, so verschwindet die Frequenzdifferenz zwischen den Strahlen bei einer bestimmten Eingangsrotation. Eine Synchronisierung erfolgt infolge der Kopplung von Licht zwischen den Strahlen. Eine wirksame Weise, dem Synchroni­ sierungseffekt der gegenläufigen Lichtmoden innerhalb eines zwei-Moden-Kreiselkompasses zu begegnen, ist eine mechanische Zitterbewegung der Spiegel oder des Gehäuses des Kreiselkompasses.

Zusätzlich muß die optische Weglänge des Kreiselkompasses gesteuert und überwacht werden, um sicherzustellen, daß der Hohlraumresonator im Zentrum der Verstärkungskurve des atomaren Spektrums arbeitet. Infolge ihrer vielfälti­ gen Einsatzbereiche müssen Ringlaser-Kreiselkompasse über einen breiten Temperaturbereich arbeiten, beispiels­ weise -55°C bis +75°C. Da sich das von dem aktiven Verstärkungsbereich des Kreiselkompasses emittierte Licht um den Ringlaser herum mittels Reflexion von den Oberflä­ chen von mindestens drei Spiegeln ausbreitet, führt eine thermische Expansion des Gestells zu einer signifikanten Änderung der Resonanzwellenlänge des Hohlraums. Es ist daher erorderlich, eine Weglängensteuereinrichtung zur Verfügung zu stellen, um die optische Weglänge gering­ fügig zu variieren, um die Fundamentalresonanz des Hohl­ raums zu erhalten, bezüglich derer alle Abtastinstrumenten­ komponenten des Kreiselkompasses kalibriert sind.

Selbst wenn Glasmaterialien mit geringer Ausdehnung zum Bau eines monolithischen Gestells verwendet werden, das den optischen Hohlraum zwischen den Spiegeln hal­ tert, wird die Weglänge eines Ringlaser-Kreiselkompasses immer noch eine substantielle Änderung der Weglänge wäh­ rend Temperaturänderungen erfahren. Diese Änderung kann fünf Wellenlängen oder mehr bei der Resonanzfrequenz des durch das gasförmige aktive Medium, beispielsweise einen Helium-Neon-Mischung, erzeugten Lichts betragen. In einem aktiven Weglängensteuersystem werden die Änderun­ gen der Weglänge infolge thermischer Ausdehnungen und Kontraktionen durch elektronische Detektorschaltungen überwacht und stellen Rückkopplungsinformation zur Verfü­ gung, um einen piezoelektrischen Wandler odr mehrere anzutreiben.

Eine weitere wichtige Funktion der Weglängensteueranord­ nung ist die Aufrechterhaltung der Resonanzfrequenz des Ringlaserhohlraums an der Spitze oder dem Zentrum der inhomogenen Linie der Verstärkungsmediums. Fachleuten auf diesem Gebiet ist wohlbekannt, daß die Dispersions­ effekte, die durch das Abweichen der Resonanzfrequenz von der Spitze der Verstärkungskurve hervorgerufen werden, dazu führen, daß die beiden sich gegenläufig ausbreitenden Strahlen unterschiedliche Brechungsindices erfahren, und daher unterschiedlicher optische Weglängen, was zu einem falschen Kreiselausgangssignal führt, nämlich einem systematischen Fehler. Darüber hinaus ist der systema­ tische Fehler, über seine Temperaturabhängigkeit hinaus, äußerst regellos, da sich seine Größe mit der unkontrol­ lierten Verschiebung zwischen der Hohlraumresonanzfre­ quenz und dem Zentrum der Verstärkungslinie ändert.

Wie aus den Fig. 4A und 4B zum Stand der Technik hervor­ geht bedeutet eine Beibehaltung der optischen Weglänge, daß die Verstärkungszentrumslinie 12 des Atomspektrums- Resonanzverstärkungsprofils 10 mit der Kurve an einem Punkt maximaler Intensität zentriert sein sollte. Um diese Einstellung bei unterschiedlichen Temperaturen beizubehalten werden elektrisch durch piezoeklektrische Wandler getriebene Spiegelanordnungen 16 und 18 betätigt, so daß sie sich axial bewegen, wie in Fig. 4A gezeigt ist, um Änderungen der Weglänge des optischen Weges 20 des Ringlasers zu kompensieren. Lichtintensitätsdetek­ toren 22 und 24 sind an jedem der festen Spiegel 26 und 28 angeordnet, um die Rotation festzustellen. Jede der wandlergetriebenen Spiegelanordnungen 16 und 18 weist piezoelektrische Betätigungsvorrichtungen auf, die an einer flexiblen ringförmigen Oberfläche oder Treiber befestigt sind, um hierauf die axiale Ablenkung reflektie­ render Oberflächen zu bewirken.

Bislang wurden unterschiedliche Arten von Weglängensteuer­ anordnungen als Anordnungen 16 und 18 von Fig. 4A vorge­ schlagen. Zu den Konstruktionen von Weglängensteurungen gehören die gemäß US-PS 48 24 253, erteilt am 25. April 1989 für Butler (im Besitz des gemeinsamen Inhabers dieser Anmeldung); US-PS 48 61 161, ausgegeben 29. August 1989 an Ljung; US-PS 46 91 423, ausgegeben 1. September 1987 an Ljung; und die UK-Anmeldung GB 20 37 455, veröffent­ licht 9. Juli 1980, Erfinder Ljung und Williams. Die US-PS 48 61 161/Ljung lehrt eine besondere Vorgehensweise für den Entwurf einer PLC-anordnung zum Minimalisieren der Spiegelverkippung.

Die Aufmerksamkeit wird insbesondere auf Fig. 5 gerichtet als ein Beispiel für den komplizierten Aufbau einer Weg­ längensteueranordnung nach dem Stand der Technik. Eine dargestellte Weglängensteuerungs-Spiegelanordnung 30 weist allgemein ein membranartiges Spiegelgehäuse 38 auf, das den Spiegel 44 haltert, der zum Kreiselkompaß- Gestell 40 hingerichtet angeordnet ist, um Licht inner­ halb des optischen Weges von seiner Oberfläche wegzu­ reflektieren. Das Gehäuse 38 weist einen äußeren Zylinder 34 und eine zentrale Spiegelstütze 36 auf. Die ringförmige Oberfläche 48 der Spiegelstütze 36 und die äußere ring­ förmige Oberfläche 52 des Gehäuses 38 liegen bündig an der kreisförmigen Verstärkungsplatte 32 an. Die kreis­ förmige Verstärkungsplatte 32 ist in Sandwichanordnung zwischen dem Spiegelgehäuse 38 und dem Treibergehäuse 50 angeordnet. Das Treibergehäuse weist eine Treiberstütze 54 auf, die während der Aktivierung der Hohlraumlängen­ steueranordnung die Treiberstützenoberfläche 56 zu einer axialen Bewegung entlang der bei 42 gezeigten Richtung veranlaßt. Eine derartige axiale Bewegung der Treiberstütze 54 führt zu einer axialen Bewegung durch die Spiegelstütze 36 gegen die flexible Spiegelmembran 46, wodurch eine axiale Bewegung des Spiegels zwischen einer Ruhelage und einer Biegeposition 44′ (durch Phantomlinien gezeigt) zugelassen wird. Das Treibergehäuse 50 weist eine äußere Oberfläche 58 auf, die bündig an der Rückseite der Ver­ stärkungsplatte 32 anliegt.

Auf jeder Seite des hinteren Endes des Treibergehäuses 50 sind zwei piezoelektrische Elemente 60 und 62 ange­ ordnet. Diese Elemente sind oftmals bimetallisch oder bimorph, so daß dann, wenn sie alternierend polarisiert werden durch Anlegen einer Spanung über elektrische Anschlußpunkte 64 und 66, sich das Treibergehäuse 50 und die Treiberstütze 54 axial entlang der zentralen Achse des Treibergehäuses 50 bewegen, vorwärts und rück­ wärts wie erforderlich, in der Axialrichtung 42. Eine derartige Bewegung führt zu einer Positionierung der Verstärkungsplatte in eine neue Lage 68, und zu einer Bewegung der Blendenmembran 46 des Spiegelgehäuses 38 in eine neue Lage 72, und all dieses führt zu der gewünsch­ ten axialen Bewegung 42 der Spiegeloberfläche 44 heraus nach 44′. Es wird darauf hingewiesen, daß in der Fig. 2 nach dem Stand der Technik ein relativ komplizierter Aufbau, einschließlich eines separaten Treibergehäuses 50, erforderlich war zur Erzielung einer ordnungsgemäßen und ausgeglichenen Weglängensteueranordnung. Ein derartig komplizierter Aufbau wurde dadurch diktiert, daß es erfor­ derlich war, den Spiegel 44 in einer axialen Richtung 42 zu treiben, während der Treiber 50 nicht so wirken würde, daß er eine Destabilisierung der dynamischen Sym­ metrie der Anordnung 30 hervorrufen würde. Je kompli­ zierter eine Weglängensteuerung ist, desto kostenaufwen­ diger wird selbstverständlich der Aufbau des Kreisel­ kompasses und seine Herstellung.

Erforderlich ist ein vereinfachter Weg zur Herstel­ lung von Weglängensteueranordnungen, der weniger Teile umfaßt, als bei Weglängensteuerungen nach dem Stand der Technik benötigt werden, allerdings ohne Leistungsein­ bußen. Gemäß der Erfindung wird hier eine derartige Weg­ längensteueranordnung für Ringlaserkreiselkompasse be­ schrieben, die einen Spiegel umfaßt, der auf einem Spiegel­ gehäuse angebracht (oder mit diesem einstückig ausge­ bildet) ist, wobei das Gehäuse eine axial auslenkbare Membran aufweist. Weiterhin ist das Spiegelgehäuse mit einer Spiegelstütze versehen, die an ihrer auslenkbaren Membran angekoppelt ist. Das Spiegelgehäuse ist bündig mit einer Verstärkungsplatte angeordnet. An der Verstär­ kungsplatte ist zumindest ein Wandler befestigt, der an der Verstärkungsplatte angebracht ist und durch diese gehaltert wird, zum axialen Auslenken der Verstärkungs­ platte in Reaktion auf ein elektronisches Eingangssignal. Auf diese Weise dient die Verstärkungsplatte zum Haltern der piezoelektrischen Wandlerelemente und des Spiegel­ gehäuses, während zur selben Zeit die Verstärkungsplatte ebenfalls zum Antrieb der Membran und des reflektierenden Spiegels über die Spiegelstütze dient. Daher erfüllt die Verstärkungsplatte die duale Funktion des Halterns der Wandler und des axialen Antriebs der Spiegelstütze, infolge des bimorphen Effekts von piezoelektrischen Ele­ menten.

Die Wandlerelemente weisen allgemein ein Paar von Wand­ lern auf, einen ersten Wandler, der eine flache bimorphe Scheibe ist, die auf einer Seite der Verstärkungsplatte gehaltert ist, und einen zweiten Wandler, der ein flacher bimorpher Ring ist, der eine zentrale Öffnung festlegt. Auf diese Weise gestattet es die zentrale Öffnung des zweiten Wandlers, daß die Spiegelstütze des Spiegelgehäu­ ses gegen eine Seite der Verstärkungsplatte eingeführt werden kann, während die andere Seite der Verstärkungs­ platte den ersten Wandler haltert. Die konzentrische Anordnung des ersten und zweiten Wandlers in bezug auf die Spiegelstütze minimalisieren die Verkippung der Weg­ längensteueranordnung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch darge­ stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Weglängensteuer­ anordnung für Ringlaser-Kreiselkompasse gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Weglängensteuer­ anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ent­ lang einer Linie 4-4 von Fig. 1; und

Fig. 3 eine isometrische Ansicht in Explosionsdarstel­ lung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 4A eine Zeichnung nach dem Stand der Techik mit einer schematischen Ansicht des Ringlaser-Kreiselkompaß­ instruments mit einer Erläuterung des Betriebs eines Hohlraumlängen-Steuersystems;

Fig. 4B eine grafische Darstellung nach dem Stand der Technik zur Erläuterung der atomaren Verstärkungs­ mediumskurve des Kreiselkompasses, der bei der Resonanzfrequenz eines Ringlaser-Kreiselkompasses arbeitet;

Fig. 5 eine Zeichnung nach dem Stand der Technik eines Querschnitts einer Weglängensteuerungsanordnung;

In Fig. 1 ist eine Weglängensteueranordnung gezeigt, die an einer von drei oder vier Ecken eines Ringlaser- Kreiselkompasses angeordnet ist. Es ist eine Spielober­ fläche 84 gezeigt, die Licht entlang einem optischen Weg reflektiert. Die reflektierende Oberfläche ist auf einer Spiegelmembran 82 angebracht, die die vordere Ober­ fläche des Spiegelgehäuses 74 bildet. Die Dualfunktions- Verstärkungsplatte und -Treiber ist so gezeigt, daß sie an dem hinteren Ende des Spiegelgehäuses 74 angeordnet ist.

Eine detailliertere Ansicht der die Weglängensteueranord­ nung gemäß der Erfindung ausmachenden Komponenten läßt sich unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 ersehen. Es wird deutlich, daß die Basiskomponenten der Weglängen­ steueranordnung 70 ein Spiegelgehäuse 74 und eine Verstär­ kungsplatte 76 umfassen, welche in dualer Funktion auch als Treiber arbeitet und in Sandwichanordnung zwischen den piezoelektrischen Elementen 78 und 80 angeordnet ist. Das piezoelektrische Element 78 weist einen inneren Kreisring 77 auf, um eine Plazierung der Spiegelstütze 75 des Spiegelgehäuses zu gestatten. Die piezoelektrischen Elemente 78 und 80 sind an der vorderen beziehungsweise hinteren Oberfläche der Verstärkungsplatte und des Treibers 76 mittels eines Epoxiklebers befestigt und angeklebt.

Das Spiegelgehäuse 74 umfaßt eine vordere Oberfläche, die die Spiegeloberfläche 84 haltert und als eine Membran­ oberfläche 82 dient. Die Membranoberfläche 82 dient eben­ falls als ein Spiegelsubstrat für die Spiegeloberfläche 84. das Spiegelgehäuse 74 weist einen äußeren Zylinder 86 auf, der Symmetrie und Balance für die Weglängensteuer­ anordnung 70 zur Verfügung stellt.

Vorzugsweise sollten, abgesehen von den piezoelektrischen Elementen 78 und 80, als Komponenten, die die Anordnung 70 bilden (beispielsweise das Spiegelgehäuse 74 und die Verstärkungsplatte/Treiber 76) aus demselben Material hergestellt sein, um die Wirkungen differentieller ther­ mischer Expansion zu verringern. Materialien verhältnis­ mäßig niedriger thermischer Expansion, wie beispielsweise Cervit, Zerodur, ULE-Glass (Ultra Low Expansion: äußerst niedrige Expansion) gehören zu den wünschenswertesten Materialien zur Herstellung der Weglängensteueranordnung 70. Auf diese Weise kann die Anordnung 70 über einen weiten Temperaturbereich von -55°C bis zumindest +75°C arbeiten.

Im Betrieb wird eine elektrische Anregung zur Verfügung gestellt, wie dies entlang der elektrischen Leitungen 88A und 88B gezeigt ist. Man stellt fest, daß die Piezo­ elemente 78 und 80 so aufgeladen werden, daß die beiden inneren Oberflächen am nächsten an der Verstärkungsplatte gleiche (beispielsweise negative) Ladungen annehmen, und die äußeren Oberflächen der Elemente 78 und 80 gleiche Ladungen der entgegengesetzten Polarität annehmen (also negative). Wenn sie durch eine Spannung aktiviert werden, neigen daher die piezoelektrischen Elemente 78 und 80 zu einer Verbiegung in der axialen Richtung entlang der Zentralachse der Weglängensteueranordnung 70 (Linie 4-4 von Fig. 1). Die Piezoelemente veranlassen dann die Ver­ stärkungsplatte zu einer Verbiegung und bewegen die Spiegel­ stütze 75 in einer axialen Richtung. Ein Belüftungsloch 90 ist vorgesehen, um einen Druckausgleich innerhalb der Weglängensteueranordnung 70 zu gestalten, und eben­ falls, um den Durchgang der Leitungen 88A und 88B von den Piezoelementen 78 und 80 vom Inneren des Gehäuses 74 zur äußeren Oberfläche zu gestalten, für eine elek­ trische Verbindung außerhalb der Anordnung 70. Es wird darauf hingewiesen, daß nur ein einziges Belüftungsloch durch das Spiegelgehäuse 74 erforderlich ist, um den erforderlichen Druckausgleich zu erreichen (wenn sich die Spiegelmembran 82 entlang der Axialrichtung der Anord­ nung 70 nach innen und außen bewegt), wogegen der Stand der Technik, wie in Fig. 5 gezeigt ist, zumindest ein Paar im Druck ausgeglichener Belüftungslöcher auf jeder Seite des Treiberkörpers 50 benötigt.

Eine Bewegung der Spiegelstütze 75 des Spiegelgehäuses 74 veranlaßt die Spiegelanordnung 70 zu einer Bewegung rückwärts und vorwärts entlang der zentralen Achse der Spiegelanordnung 70, was es gestattet, eine aktive Hohl­ raum- oder optische Weglängen-Steuerung zu erreichen, Es wird darauf hingewiesen, daß bislang ein zusätzlicher Treiberkörper 50 (von Fig. 5 zum Stand der Technik) erforder­ lich war, um die gewünschte axiale Verschiebung zu erreichen, welche die vorliegende Erfindung durch Verwen­ dung der Verstärkungsplatte 76 mit dualer Funktion erreicht, nämlich als Treiber und als Piezoelement-Halterplatte. Ein derartiger Aufbau gestattet beträchtliche Kostener­ sparnisse infolge des Wegfalls des Bauteils des Treiber­ körpers 50.

Eine besonders schädliche Fehlerquelle im Verhalten jeder Weglängensteuerungsanordnung stellt die Spiegelverkippung dar, also die Spiegelbewegung in anderen Richtungen als in der vertikalen Achse des Spiegels. Wie bereits im Stand der Technik beschrieben (vergleiche die US-PS 48 61 161/Ljung) kann ein derartiges Spiegekippen Verschie­ bungen des systematischen Fehlers in dem Ausgangssignal des Ringlaser-Kreiselkompasses bei wechselnder Temperatur hervorrufen.

Eine wirksame Methode zum Überprüfen der Weglängensteuer­ spiegelanordnung bezüglich Spiegelkippen ist die Durch­ führung eines "Moden-Scans" (einer Modenabtastung). Ein Modenscan umfaßt das Anlegen der vollen elektrischen Spannung an die piezoelektrischen Elemente 78 und 80 für die Weglängensteuerung, während gleichzeitig die Ausgangssignale der Lichtintensitätsdetektoren überwacht werden, beispielsweise der Detektoren 22 und 24 von Fig. 4A. Bei einem derartigen Versuch bewegen sich die Weg­ längensteuerspiegel durch ihre maximale Anzahl von Aus­ legungsmoden, und eine Spur der Ausfgangssignale von den Fotodetektoren zeigt eine Kurve gleich der in Fig. 4B gezeigten Kurve (dem Verstärkungsprofil). Jegliche Ände­ rungen der Maxima der aufeinanderfolgenden Verstärkungs­ profile während eines Modenscans würden ein Spiegelkippen anzeigen. Die Weglängensteueranordnung und die Spiegel gemäß der vorliegenden Anmeldung wurden bezüglich Spiegel­ kippfehlern nach dem voranstehend beschriebenen Modenscan­ verfahren untersucht. Auf eine Weise, die sich von der Lehre des Stands der Technik unterscheidet (einschließ­ lich US-PS 48 61 161) weist die Weglängensteueranordnung der vorliegenden Anmeldung eine inhärente Einfachheit auf, verglichen mit früheren Konstruktionen. Diese Ein­ fachheit im Aufbau (einschließlich der Abwesenheit jeg­ licher Punktberührungen zwischen ihren Komponenten) gestat­ tete es der vorliegenden Erfindung, bezüglich des Spiegel­ kippens recht erfolgreiche Versuchsresultate zu erzielen. Der Erfinder haben eine Anzahl von Weglängensteueranord­ nungen gemäß der Lehre der vorliegenden Anmeldung gebaut und getestet. Zwei derartige Anordnungen wurden in einen Ringlaser-Kreiselkompaß integriert, der eine Reihe unter­ schiedlicher Versuche bezüglich der Kreiselkompaßleistung durchlief, einschließlich des Modenscan-Versuchs für die Spiegelverkippung der Weglängensteuerung. Die Versuchs­ ergebnisse der Erfinder zeigten, daß über einen Scan von sieben Moden (was innerhalb des Entwicklungsziels liegt) sich keine meßbare Änderung der Maxima der Verstär­ kungsprofile ergab, die bei dem Modescan verfolgt wurden.

Zwar werden bevorzugte Ausführungsformen gezeigt, es ist jedoch klar, daß alternative äquivalente Ausführungs­ formen der Erfindung überlegt werden könnten, die ad­ äquate Alternativen zur Verfügung stellen, ähnliche Funk­ tionen für die bevorzgute Ausführungsform ausführen, je­ doch die grundsätzliche Lehre und das Grundprinzip der hier beschriebenen Erfindung verwenden. Beispielsweise wäre jede symmetrische Form für das Spiegelgehäuse 74 geeignet, eine Hohlraumlängensteuerung zu erzielen, unter der Voraussetzung, daß eine balancierte Kraftverteilung über die Stirnfläche der Verstärkungsplatte 76 vorliegt. Daher sollen alternative Ausführungsformen mit im wesent­ lichen denselben Funktionen oder derselben Struktur in den Schutzumfang eingeschlossen sein, der sich aus den gesamten Anmeldeunterlagen ergibt.

Claims (10)

1. Weglängensteueranordnung in einem Ringlaser-Kreisel­ kompaß, gekennzeichnet durch,
einen Spiegel, der auf einem Spiegelgehäuse angebracht ist, das eine axial auslenkbare Membran aufweist;
eine an die auslenkbare Membran gekuppelte Spiegel­ stütze;
eine Verstärkungsplatte;
zumindest einen Wandler, der auf die Verstärkungs­ platte geklebt ist, zum axialen Auslenken der Ver­ stärkungsplatte in Reaktion auf ein elektronischen Eingangssignal;
wobei die Verstärkungsplatte die Spiegelstütze, die Membran, und den Spiegel antreibt;
wodurch die Verstärkungsplatte dem doppelten Zweck dient, den zumindest einen Wandler zu haltern und die Spiegelstütze axial anzutreiben.

2. Weglängensteueranordnung für einen Ringlaser-Kreisel­ kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der zumindest eine Wandler zwei Wandler umfaßt,
der eine dieser Wandler eine flache bimorphe Scheibe ist, die an eine Seite der Verstärkungsplatte ge­ klebt ist, und
der andere dieser Wandler ein flacher bimorpher Ring ist, der eine zentrale Öffnung festlegt, in welche die Spiegelstütze eingeführt wird, und der andere Wandler an die andere Seite der Verstärkungs­ platte geklebt ist.

3. Weglängensteueranordnung für einen Ringlaser-Kreisel­ kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der zumindest eine Wandler zwei Wandler umfaßt,
der eine dieser Wandler ein flacher bimorpher Ring ist, der eine zentrale Öffnung festlegt, und an eine Seite der Verstärkungsplatte geklebt ist, und
der andere dieser Wandler ein flacher bimorpher Ring ist, der eine zentrale Öffnung einer Größe festlegt, die mit der Öffnung des ersten Wandlers übereinstimmt, in welche die Spiegelstütze eingeführt wird, wobei der zweite Wandler an die andere Seite der Verstärkungsplatte geklebt ist.

4. Weglängensteueranordnung für einen Ringlaser-Kreisel­ kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Spiegelgehäuse nur ein Belüftungsloch aufweist, durch welches ein Druckausgleich der Anordnung erreicht werden kann.

5. Weglängensteueranordnung für einen Ringlaser-Kreisel­ kompaß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Spiegelgehäuse und die Verstärkungsplatte aus einem Material mit niedriger Temperaturausdehnung bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cervit, Zerodur, und ULE-Glass besteht,
wodurch die Weglängensteueranordnung über einen breiten Temperaturbereich arbeiten kann.

6. Verbesserter Ringlaser-Kreiselkompaß, gekenn­ zeichnet durch
einen in einer Ringanordnung ausgebildeten resonanten optischen Hohlraum, wobei die Ringanordnung einen geschlossenen optischen Weg ausbildet;
wobei der resonante optische Hohlraum eine Weglängen­ steueranordnung aufweist, um die optische Weglänge in Reaktion auf Änderungen der Weglänge einzustellen;
und wobei die Weglängensteueranordnung weiterhin aufweist:
einen Spiegel, der auf einem Spiegelgehäuse angebracht ist, das eine axial auslenkbare Membran aufweist;
eine an das Spiegelgehäuse gekuppelte Spiegelstütze;
eine Verstärkungsplatte;
zumindest ein piezoelektrisches Element, das an die Verstärkungsplatte geklebt ist, zum axialen Auslenken der Verstärkungsplatte in Reaktion auf ein elektroniches Eingangssignal;
wobei die Verstärkungsplatte die Spiegelstütze, die Membran, und den Spiegel antreibt;
wobei die Verstärkungsplatte dem doppelten Zweck dient, das zumindest eine piezoelektrische Element zu haltern und die Spiegelstütze axial anzutreiben.

7. Ringlaser-Kreiselkompaß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Weglängensteueranordnung weiterhin vorgesehen ist:
daß das zumindest eine piezoelektrische Element zwei Elemente aufweist,
wobei das eine der Elemente eine flache bimorphe Scheibe ist, die an eine Seite der Verstärkungsplatte geklebt ist, und
das andere der Elemente ein flacher bimorpher Ring ist, der eine zentrale Öffnung festlegt, in welche die Spiegelstütze eingeführt wird, und das zweite Element an die andere Seite der Verstärkungsplatte geklebt ist.

8. Wellenlängensteueranordnung in einem Ringlaser- Kreiselkompaß, gekennzeichnet durch:
einen Spiegel;
eine Vorrichtung zum Anbringen des Spiegels auf einer axial auslenkbaren Membran;
eine an die auslenkbare Membran gekuppelte Spiegel stütze;
zumindest eine Wandlereinrichtung,
eine Einrichtung zum Haltern der Wandlereinrichtung und zum axialen Antrieb der Spiegelstütze;
wobei die zumindest eine Wandlereinrichtung auf die Halter- und Antriebseinrichtung aufgeklebt ist, um die Halter- und Antriebseinrichtung in Reaktion auf ein elektronisches Eingangssignal axial auszu­ lenken;
und die Halter- und Antriebseinrichtung die Spiegel­ stütze, die Membran, und den Spiegel axial verschiebt;
wodurch die Halter- und Antriebseinrichtung die Doppelfunktion des Halterns des zumindest einen Wandlers und des axialen Antriebs der Spiegelstütze und des Spiegels zur Verfügung stellt, ohne eine unzulässige Spiegelverkippung.

9. Weglängensteueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zum Haltern der Wandlereinrichtung und zum axialen Antrieb der Spiegelstütze eine ein­ zige Verstärkungsplatte aufweist; und
daß die Vorrichtung zum Anbringen des Spiegels auf einer axial auslenkbaren Membran ein Spiegelgehäuse aufweist.

10. Weglängensteuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die zumindest eine Wandlereinrichtung zwei Wandler aufweist,
der eine der Wandler eine flache bimorphe Scheibe ist, die an eine Seite der Halter- und Antriebsein­ richtung geklebt ist, und
daß der andere der Wandler ein flacher bimorpher Ring ist, der eine Öffnung festlegt, in welche die Spiegelstütze eingeführt wird, wobei der zweite Wandler an die andere Seite der Halter- und Antriebs­ einrichtung geklebt ist.