RU156560U1 - Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов - Google Patents

Abstract

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, содержащее последовательно соединенные катушку невзаимного устройства и разделительную емкость, отличающееся тем, что введены блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства и разделительная емкость, блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей, блок измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости, и блок управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход соединен с блоком драйверов нижнего и верхнего плеча.

Description

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности, к лазерной гироскопии, и может быть использовано для создания устройств частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Известны способы и устройства, обеспечивающие работу лазерных гироскопов с частотной подставкой.

В частности, известно техническое решение, предполагающее использование лазерного гироскопа со знакопеременной частотной подставкой [RU 2531027, C1, G01C 19/64, 20.10.2014], включающее средства настройки и работы лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, средства создания знакопеременной частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, и средства выделения информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, обеспечивающие периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, а также средства переключения кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод, когда предварительно измеряют и/или вычисляют для мод с ортогональными поляризациями зависимость частоты подставки от величины расстройки периметра резонатора кольцевого лазера, предварительно или во время измерений угловых перемещений при переключениях поляризаций в каждой соответствующей ортогональной моде этого переключения измеряют зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени, по которой определяют промежутки времени во время переключений поляризаций, в которых будут использованы результаты измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра кольцевого лазера, вызванной переключением поляризации, при каждом очередном переключении во время измерений угловых перемещений в каждой соответствующей ортогональной моде этого переключения для каждого выбранного промежутка времени измеряют зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени, для каждого выбранного промежутка времени при каждом данном переключении при измерении угловых перемещений рассчитывают и учитывают ошибки, обусловленные изменением величины частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации, используя предварительно измеренную и/или вычисленную зависимость частотной подставки от величины расстройки периметра резонатора кольцевого лазера для соответствующей ортогональной моды и измеренную для этой же ортогональной моды при данном переключении зависимость амплитуды знакопеременной частотной подставки от времени.

Недостатком этого технического решения является относительно низкая стабильность работы гироскопа, вызванная относительно низкой точностью работы средств, формирующих знакопеременную частотную подставку, вызванную относительно низкой точностью обеспечения симметрии положительного и отрицательного полупериодов.

Известно также устройство [RU 2513902, C1, H02J7/02, 20.04.2014], содержащее блок широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с управляющим входом ключевого транзистора преобразователя напряжения, вход и выход которого являются, соответственно, входом и выходом устройства, аккумуляторную батарею, два аналого-цифровых преобразователя, три модуля сравнения, модуль выбора частоты широтно-импульсного модулятора и модуль формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, при этом, входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены соответственно к входу устройства и к выходу устройства, выход первого аналого-цифрового преобразователя соединен с первыми входами первого и третьего модулей сравнения и с первым входом модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора, выход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом второго модуля сравнения, со вторым входом модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора, с входом «обратная связь стабилизации по напряжению» блока широтно-импульсного модулятора и с первым входом модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, вторые входы первого, второго и третьего модулей сравнения подключены к соответствующим источникам порогового напряжения, а выходы первого и третьего модулей сравнения соединены с входом включения блока широтно-импульсного модулятора, выход второго модуля сравнения подключен к входу «ограничение длительности» блока широтно-импульсного модулятора, выход модуля выбора частоты широтно-импульсного модулятора подключен к входу «установка рабочей частоты» блока широтно-импульсного модулятора, аккумуляторная батарея подключена к выходу устройства одной клеммой через датчик тока, а другой клеммой через нормально разомкнутые контакты реле, подключенного к первому выходу модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора, ко второму выходу которого подключен вход «стабилизация тока заряда» блока широтно-импульсного модулятора, выход датчика тока подключен к второму входу модуля формирования команды о прекращении заряда или разряда аккумулятора.

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Кроме того, известно устройство [RU 2523916, C1, H03M 1/66, 27.07.2014], содержащий фильтр нижних частот, ко входу которого последовательно включены фильтр, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором - прерывателем и выпрямляющим диодом во вторичной обмотке, а на выходе фильтра нижних частот установлен шунт, измерительные выходы которого подключены к преобразователю напряжения в частоту, выход которого через элемент развязки подключен к входу частотно-импульсного модулятора, установочный вход которого является одноименным входом источника, а выход подключен к базе транзистора прерывателя.

Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является генератор импульсов тока [RU 2494532, C1, H03K 3/02, 27.09.2013], выполненный в виде замкнутого контура, состоящего из последовательно включенных накопительного конденсатора, дросселя, газонаполненной лампы, транзисторного ключа со схемой управления и датчика тока, а также демпфирующего диода, включенного параллельно дросселю и лампе, при этом, дроссель и лампа с демпфирующим диодом включены между коллектором транзисторного ключа и высоковольтным электродом накопительного конденсатора, а схема управления выполнена в виде формирователя управляющего импульса фиксированной длительности и содержит пороговое устройство, связанное по своему сигнальному входу с датчиком тока, а по выходу с импульсным формирователем, подключенным ко входу транзисторного ключа, причем, в генераторе выполнена цепь обратной связи между выходом импульсного формирователя и управляющим входом порогового устройства.

Недостатком наиболее близкого технического устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, где требуется на основе знакопеременного тока с высокой точностью формировать

знакопеременную частотную подставку.

Задачей, которая решается в изобретении, является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения формирования знакопеременной частотной подставки для обеспечения стабильности рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих помимо формирования токового сигнала и формирование знакопеременной частотной подставки для обеспечения стабильности рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее последовательно соединенные катушку невзаимного устройства и разделительную емкость, согласно полезной модели, введены блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства и разделительная емкость, блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей, блок измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости, и блок управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход - соединен с управляющим входом блока силовых ключей. На чертеже представлены:

на фиг. 1 - устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов;

на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу (фиг. 2,а - диаграмма управляющего опорного сигнала F_о, фиг. 2,б - диаграмма, иллюстрирующая суммарную задержку в драйверах и ключах (τ₁ - задержка положительного фронта, τ₂ - задержка отрицательного фронта), фиг. 2,в - диаграмма тока невзаимного устройства (форма тока Iо в невзаимном устройстве в отсутствии системы стабилизации длительностей полу периодов).

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит блок 1 силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства 2 и разделительная емкость 3.

Кроме того, устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит также блок 4 драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока 1 силовых ключей, и регулятор 5 постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок 1 силовых ключей.

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит также блок 6 измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости 3, и блок 7 управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход - соединен с управляющим входом блока 4 силовых ключей.

Работает устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов следующим образом.

Управляющий (опорный) сигнал импульсного вида F₀ со скважностью, равной 2, поступает через блок 7 управления разностью задержек в блок 4 драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока 1 силовых ключей для управления силовыми транзисторами мостовой схемы. В диагональ мостовой схемы включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства 2 и разделительная емкость 3. Однако, разделительная емкость 3, обеспечивая отсутствие постоянной составляющей тока, не может обеспечить высокую симметрию положительного и отрицательного полупериодов из-за асимметрии характеристик исполнительных и управляющих элементов. Для устранения этого фактора блок 6 измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости 3, и блок 7 управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход - соединен с управляющим входом блока 4 силовых ключей. Напряжение ΔU на разделительной емкости 3, которое растет пропорционально заряду, вызванному неравенству интегралов тока в положительном и отрицательном полупериодов тока, подается в блок 7 управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход - соединен с управляющим входом блока 4 силовых ключей. Это позволяет отработать возникшее рассогласование по длительности полупериодов тока ΔT=T₁-T₂ с соответствующим знаком обратной связи. Следовательно, образуется система регулировки напряжения на разделительной емкости 3, которая уменьшает возникающую разность задержек, и, таким образом, формируется более точная симметрия формы тока, что, в свою очередь, приводит к повышению точности формирования частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.

Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств (введению блока силовых ключей, выполненного по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства и разделительная емкость, блока драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, регулятора постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей, блока измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости, и блока управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход - соединен с управляющим входом блока силовых ключей), обеспечивается достижение требуемого технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей, поскольку обеспечивается помимо формирования токового сигнала и формирование высокоточной знакопеременной частотной подставки для обеспечения стабильности рабочих характеристик лазерных гироскопов.

Claims (1)

1. Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, содержащее последовательно соединенные катушку невзаимного устройства и разделительную емкость, отличающееся тем, что введены блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, в диагональ которого включены последовательно соединенные катушка невзаимного устройства и разделительная емкость, блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей, регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей, блок измерения среднего значения напряжения на разделительной емкости, клеммы которого подключены параллельно разделительной емкости, и блок управления разностью задержек, сигнальный вход которого является входом подачи управляющего сигнала со скважностью, равной двум, а выход соединен с блоком драйверов нижнего и верхнего плеча.

   

Images