RU201221U1 - Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes - Google Patents

Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes Download PDF

Info

Publication number
RU201221U1
RU201221U1 RU2020120736U RU2020120736U RU201221U1 RU 201221 U1 RU201221 U1 RU 201221U1 RU 2020120736 U RU2020120736 U RU 2020120736U RU 2020120736 U RU2020120736 U RU 2020120736U RU 201221 U1 RU201221 U1 RU 201221U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
terminal
output
resistor
power switches
Prior art date
Application number
RU2020120736U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Юрьевич Колбас
Евгений Викторович Кузнецов
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority to RU2020120736U priority Critical patent/RU201221U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201221U1 publication Critical patent/RU201221U1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02—Rotary gyroscopes
    • G01C19/025—Gyroscopes functioning for short periods
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/66—Digital/analogue converters
    • H03M1/665—Digital/analogue converters with intermediate conversion to phase of sinusoidal or similar periodical signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к лазерной гироскопии, и может быть использована для создания устройств частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов. Требуемый технический результат, заключающийся в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик зеемановских лазерных гироскопов, достигается в устройстве, содержащем блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, включающей первый, второй, третий и четвертый силовые ключи и выполненный с возможностью соединения через первую и вторую выходные клеммы с входными клеммами катушек, намотанных на газоразрядные промежутки зеемановского лазерного гироскопа, а также емкость и первый резистор, при этом управляющие входы первого и четвертого силовых ключей являются входами сигнала управления устройством, а также второй резистор, первая клемма которого соединена с клеммой заземления, а вторая клемма соединена с первой клеммой первого резистора и с первой входной клеммой блока силовых ключей, транзистор, коллектор которого соединен с источником питания, а эмиттер соединен со второй входной клеммой блока силовых ключей, усилитель, инверсный вход которого соединен со второй клеммой первого резистора и с первой клеммой емкости, вторая клемма которой соединена с выходом усилителя и с базой транзистора, инвертор, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего силовых ключей, а также цифроаналоговый преобразователь, вход которого соединен с входом инвертора и с входом сигнала управления устройством, а выход соединен с прямым входом усилителя. 3 ил.The utility model relates to laser technology, in particular to laser gyroscopy, and can be used to create frequency dithering devices for Zeeman laser gyroscopes. The required technical result, which consists in improving the quality characteristics and increasing the accuracy of the formation of the frequency bias to ensure stable operating characteristics of the Zeeman laser gyroscopes, is achieved in a device containing a power switch unit made according to a bridge circuit including the first, second, third and fourth power switches and made with the possibility of connection through the first and second output terminals with the input terminals of the coils wound on the gas-discharge gaps of the Zeeman laser gyroscope, as well as the capacitance and the first resistor, while the control inputs of the first and fourth power switches are the inputs of the device control signal, as well as the second resistor, the first the terminal of which is connected to the ground terminal, and the second terminal is connected to the first terminal of the first resistor and to the first input terminal of the power switch block, the transistor, the collector of which is connected to the power source, and the emitter is connected to the second input terminal of the block ka power switches, an amplifier whose inverse input is connected to the second terminal of the first resistor and to the first terminal of the capacitance, the second terminal of which is connected to the output of the amplifier and to the base of the transistor, an inverter whose output is connected to the control inputs of the second and third power switches, as well as digital-to-analog a converter, the input of which is connected to the input of the inverter and to the input of the control signal of the device, and the output of which is connected to the direct input of the amplifier. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к лазерной технике, в частности к лазерной гироскопии, и может быть использована для создания устройств частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов (ЗЛГ).The useful model relates to laser technology, in particular to laser gyroscopy, and can be used to create frequency dithering devices for Zeeman laser gyroscopes (ZLG).

Известны способы и устройства, обеспечивающие работу лазерных гироскопов с частотной подставкой.Known methods and devices that ensure the operation of laser gyroscopes with a frequency bias.

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.In particular, a technical solution is known that involves the use of a laser gyroscope with an alternating frequency bias [RU 2531027, C1, G01C 19/64, 20.10.2014], which includes means for setting up and operating the laser gyroscope in a dual-frequency mode on one of the orthogonally polarized modes of the ring laser a gyroscope, means for creating an alternating frequency bias by applying a magnetic field to the active element of a ring laser with elliptical or circular polarization of radiation in the active element of a ring laser, and means for extracting information about angular displacements from information coming from the ring laser, providing periodic alternating operation of the ring laser in the two-frequency mode on modes with orthogonal polarizations of the ring laser, as well as means for switching the ring laser to a mode with orthogonal polarization after each successive moment of termination of the operation of the ring laser on any of these modes, when The dependence of the bias frequency on the detuning of the ring laser resonator perimeter is measured and / or calculated for modes with orthogonal polarizations, beforehand or during measurements of angular displacements during switching polarizations in each corresponding orthogonal mode of this switching, the time dependence of the amplitude of the alternating frequency bias is measured, according to which determine the time intervals during polarization switching, in which the results of measurements of angular displacements will be used, taking into account errors caused by a change in the bias frequency due to the detuning of the ring laser perimeter caused by polarization switching, at each successive switching during measurements of angular displacements in each corresponding orthogonal mode of this switching, for each selected time interval, the dependence of the amplitude of the alternating frequency bias on time is measured, for each selected time interval at each given switching when measuring angular displacements, the errors caused by a change in the bias frequency due to the detuning of the ring laser cavity perimeter during polarization switching are calculated and taken into account using the previously measured and / or calculated dependence of the frequency bias on the detuning of the ring laser cavity perimeter for the corresponding orthogonal mode and the measured for the same orthogonal mode for a given switching, the dependence of the amplitude of the alternating frequency bias on time.

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.The disadvantage of this technical solution is the relatively low stability of the gyroscope, caused by the relatively low accuracy of the means that form the alternating frequency bias, caused by the relatively low accuracy of ensuring the symmetry of the positive and negative half-periods.

Известно также устройство [RU 2513902, C1, H02J 7/02, 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.It is also known a device [RU 2513902, C1, H02J 7/02, 20.04.2014], containing a pulse-width modulator unit, the output of which is connected to the control input of the key transistor of the voltage converter, the input and output of which are, respectively, the input and output of the device, a storage battery, two analog-to-digital converters, three comparison modules, a module for selecting the frequency of a pulse-width modulator and a module for generating a command to stop charging or discharging a battery, while the inputs of the first and second analog-to-digital converters are connected to the input of the device and to the output, respectively device, the output of the first analog-to-digital converter is connected to the first inputs of the first and third comparison modules and to the first input of the frequency selection module of the pulse-width modulator, the output of the second analog-to-digital converter is connected to the first input of the second comparison module, to the second input of the frequency selection module -pulse modulator, with input "Voltage stabilization feedback" of the pulse-width modulator unit and with the first input of the module for generating the command to stop charging or discharging the battery, the second inputs of the first, second and third comparison modules are connected to the corresponding threshold voltage sources, and the outputs of the first and third comparison modules are connected with the switch-on input of the pulse-width modulator unit, the output of the second comparison module is connected to the “duration limitation” input of the pulse-width modulator unit, the output of the pulse-width modulator frequency selection module is connected to the “setting the operating frequency” input of the pulse-width modulator unit, battery connected to the output of the device with one terminal through the current sensor, and with the other terminal through the normally open contacts of the relay connected to the first output of the module for generating the command to stop charging or discharging the battery, to the second output of which the input "stabilization of the charge current" of the latitude o-pulse modulator, the output of the current sensor is connected to the second input of the module for generating the command to stop charging or discharging the battery.

Недостатком устройства является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.The disadvantage of the device is its relatively narrow functionality, which does not allow its use as a frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes.

Кроме того, известно устройство [RU 2523916, C1, Н03М 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.In addition, a device is known [RU 2523916, C1, H03M 1/66, 07/27/2014], containing a low-pass filter, to the input of which a filter is connected in series, a transformer with a transistor-interrupter included in the primary winding and a rectifying diode in the secondary winding, and at the output of the low-pass filter, a shunt is installed, the measuring outputs of which are connected to a voltage-to-frequency converter, the output of which is connected through an isolation element to the input of a pulse-frequency modulator, the setting input of which is the source input of the same name, and the output is connected to the base of the chopper transistor.

Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности, что не позволяет использовать его в качестве устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов.The disadvantage of this device is also a relatively narrow functionality, which does not allow its use as a frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes.

Помимо указанных выше известен 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.In addition to the above, a current pulse generator is known [RU 2494532, C1, H03K 3/02, 09/27/2013], made in the form of a closed loop consisting of a series-connected storage capacitor, a choke, a gas-filled lamp, a transistor switch with a control circuit and a current sensor, as well as a damping diode connected in parallel with the choke and the lamp, while the choke and the lamp with a damping diode are connected between the collector of the transistor switch and the high-voltage electrode of the storage capacitor, and the control circuit is made in the form of a control pulse shaper of fixed duration and contains a threshold device connected in its own way a signal input with a current sensor, and at an output with a pulse shaper connected to the input of the transistor switch, moreover, a feedback circuit is made in the generator between the output of the pulse former and the control input of the threshold device.

Недостатком этого 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.The disadvantage of this device is its relatively narrow functionality, which does not allow its use as a frequency bias device for Zeeman laser gyroscopes, where it is required to form an alternating frequency bias on the basis of an alternating current with high accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов [RU 156560, U1, G01C 19/64, 10.11.2015], содержащее последовательно соединенные катушку невзаимного устройства и разделительную емкость, 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.The closest in technical essence to the proposed device is a frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes [RU 156560, U1, G01C 19/64, 11/10/2015], containing a serially connected coil of a nonreciprocal device and a separating capacitance, a power switch unit made according to a bridge circuit, the diagonal of which includes a series-connected coil of a nonreciprocal device and a separating capacitor, a driver unit of the lower and upper arms, the output of which is connected to the control input of the power switch unit, a DC regulator whose output is connected to the input of switching current supply to the power switch unit, a mean the voltage values across the separating capacitor, the terminals of which are connected in parallel with the separating capacitor, and the delay difference control unit, the signal input of which is the input for supplying a control signal with a duty cycle equal to two, and the output is connected to the driver unit of the lower and upper arms.

Недостатком этого технического устройства является относительно низкие качественные характеристики и точность формирования частотной подставки.The disadvantage of this technical device is the relatively low quality characteristics and the accuracy of the frequency bias formation.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов [RU 180911, U1, G01C 19/64, 29.06.2018], содержащее блок силовых ключей на транзисторах, выполненный по мостовой схеме, в который включена диагональная цепь из последовательно соединенных катушки невзаимного устройства и разделительной емкости, а также блок драйверов нижнего и верхнего плеча, выход которого соединен с управляющим входом блока силовых ключей на транзисторах, и регулятор постоянного тока, выход которого соединен с входом подачи коммутируемого тока в блок силовых ключей на транзисторах, при этом, блок силовых ключей на транзисторах содержит первый и второй запирающие диоды, катоды которых подключены, соответственно, к входной и к выходной клеммам диагональной цепи, параллельно которой включена демпферная цепь из последовательно соединенных демпферной емкости и демпферного резистора, причем, в каждом из двух соединенных последовательно плечах в блоке силовых ключей на транзисторах используют транзисторы с каналами разной проводимости.The closest in technical essence to the proposed device is a frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes [RU 180911, U1, G01C 19/64, 06/29/2018], containing a block of power switches on transistors, made on a bridge circuit, which includes a diagonal circuit of series connected coils of a non-reciprocal device and a separating capacitance, as well as a block of drivers of the lower and upper arms, the output of which is connected to the control input of the block of power switches on transistors, and a DC regulator, the output of which is connected to the input of supply of switched current to the block of power switches on transistors, when In this case, the block of power switches on transistors contains the first and second blocking diodes, the cathodes of which are connected, respectively, to the input and output terminals of the diagonal circuit, in parallel with which a snubber circuit is connected from series-connected snubber capacitance and a snubber resistor, and, in each of the two connected consistently shoulder x in the block of power switches on transistors, transistors with channels of different conductivity are used.

В этом устройстве создается ток через невзаимные устройства (катушки, намотанные на газоразрядных промежутках) зеемановского лазерного гироскопа (ЗЛГ) амплитудой АБМ. Задачей тока является выведение ЗЛГ из статической зоны захвата. Поэтому амплитуда АБМ примерно в 300 раз больше статической зоны захвата ЗЛГ ΩL [Ю.Д. Голяев, Ю.Ю. Колбас, Н.В. Тихменев, Н.И. Хохлов. Исследование влияния крутизны фронтов и шумов прямоугольной периодической подставки на частотную характеристику кольцевого лазера. Электронная техника, серия 11, вып. 4(40), 1986]. В результате такое устройство эффективно линеаризует выходную характеристику ЗЛГ при малых измеряемых угловых скоростях Ω, однако при Ω близких АБМ ошибка существенно возрастает [Еремин Л., Зубов А., Колбас Ю.Ю., Соловьева Т.И. Аппроксимация воспроизводимых зависимостей масштабного коэффициента и матрицы ориентации измерительных осей трехосного квазичетырехчастотного зеемановского лазерного гироскопа // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2013. №2 (91). С. 100-112.]. Причиной является то, что, при угловой скорости вращения Ω, отвечающей условию |±АБМ+Ω|≤ΩL, ЗЛГ оказывается в захвате и выходной сигнал оказывается равным 0.This device generates a current through nonreciprocal devices (coils wound on gas-discharge gaps) of a Zeeman laser gyroscope (ZLG) with an amplitude A BM . The task of the current is to remove the ZLG from the static capture zone. Therefore, the amplitude A of the BM is about 300 times greater than the static capture zone of the ZLG Ω L [Yu.D. Golyaev, Yu.Yu. Kolbas, N.V. Tikhmenev, N.I. Khokhlov. Investigation of the influence of the edge steepness and noise of a rectangular periodic biasing on the frequency response of a ring laser. Electronic engineering, series 11, no. 4 (40), 1986]. As a result, such a device effectively linearizes the output characteristic of the ZLG at low measured angular velocities Ω, however, at Ω close A BM the error increases significantly [L. Eremin, A. Zubov, Yu. Yu. Kolbas, T. I. Solovyova. Approximation of the reproducible dependences of the scale factor and the orientation matrix of the measuring axes of a triaxial quasi-four-frequency Zeeman laser gyroscope. Bulletin of the Moscow State Technical University. N.E. Bauman. Series: Instrumentation. 2013. No. 2 (91). S. 100-112.]. The reason is that, when the angular velocity of rotation Ω corresponding to the condition | ± A BM + Ω | ≤Ω L , the ZLG is in the capture and the output signal is equal to 0.

Таким образом, недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкие качественные характеристики и точность формирования частотной подставки при |±АБМ+Ω|≤ΩL.Thus, the disadvantage of the closest technical solution is the relatively low quality characteristics and accuracy of the formation of the frequency bias at | ± A BM + Ω | ≤Ω L.

Задачей, которая решается в полезной модели, является улучшение качественных характеристик и повышение точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов.The problem that is solved in the utility model is to improve the quality characteristics and increase the frequency bias formation accuracy to ensure stable operating characteristics of laser gyroscopes.

Требуемый технический результат заключается в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик лазерных гироскопов.The required technical result is to improve the quality characteristics and increase the accuracy of the formation of the frequency bias to ensure stable performance of laser gyroscopes.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее блок силовых ключей выполненный по мостовой схеме, включающий первый, второй, третий и четвертый силовые ключи и выполненный с возможностью соединения через первую и вторую выходные клеммы с входными клеммами катушек, намотанных на газоразрядные промежутки зеемановского лазерного гироскопа, а также емкость и первый резистор, при этом, управляющие входы первого и четвертого силовых ключей являются входами сигнала управления устройством, согласно полезной модели, введены второй резистор, первая клемма которого соединена с клеммой заземления, а вторая клемма соединена с первой клеммой первого резистора и с первой входной клеммой блока силовых ключей, транзистор, коллектор которого соединен с источником питания, а эмиттер соединен со второй входной клеммой блока силовых ключей, усилитель, инверсный вход которого соединен со второй клеммой первого резистора и с первой клеммой емкости, вторая клемма которой соединена с выходом усилителя и с базой транзистора, инвертор, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего силовых ключей, а также цифро-аналоговый преобразователь, вход которого соединен с входом инвертора и с входом сигнала управления устройством, а выход соединен с прямым входом усилителя.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in a device containing a block of power switches made by a bridge circuit, including the first, second, third and fourth power switches and made with the possibility of connecting through the first and second output terminals with the input terminals of the coils wound on the gas-discharge gaps of the Zeeman laser gyroscope, as well as the capacitance and the first resistor, while the control inputs of the first and fourth power switches are the inputs of the device control signal, according to the utility model, a second resistor is introduced, the first terminal of which is connected to the ground terminal, and the second the terminal is connected to the first terminal of the first resistor and to the first input terminal of the power switch unit, the transistor, the collector of which is connected to the power source, and the emitter is connected to the second input terminal of the power switch unit, the amplifier, the inverse input of which is connected to the second terminal of the first resistor and to the first terminal capac ty, the second terminal of which is connected to the output of the amplifier and to the base of the transistor, an inverter, the output of which is connected to the control inputs of the second and third power switches, as well as a digital-to-analog converter, the input of which is connected to the input of the inverter and to the input of the device control signal, and the output connected to the direct input of the amplifier.

На чертеже представлены:The drawing shows:

на фиг. 1 - электрическая структурная схема устройства частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов;in fig. 1 is an electrical block diagram of a frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes;

на фиг. 2 - график изменения тока предложенного устройства частотной подставки;in fig. 2 is a graph of the current variation of the proposed frequency dithering device;

на фиг. 3 - выходная характеристика зеемановского лазерного гироскопа с предложенным устройством частотной подставки.in fig. 3 - output characteristic of a Zeeman laser gyroscope with the proposed frequency dithering device.

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов содержит блок силовых ключей выполненный по мостовой схеме, содержащий первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 силовые ключи и выполненный с возможностью соединения через первую 5 и вторую 6 выходные клеммы с входными клеммами катушек 7, намотанных на газоразрядные промежутки зеемановского лазерного гироскопа. Кроме того, устройство содержит емкость 8 и первый резистор 9, при этом, управляющие входы первого 1 и четвертого 4 силовых ключей являются входами сигнала 10 управления устройством.The frequency biasing device for Zeeman laser gyroscopes contains a power switch unit made according to a bridge circuit containing the first 1, second 2, third 3 and fourth 4 power switches and configured to connect through the first 5 and second 6 output terminals with the input terminals of the coils 7 wound on the gas-discharge gaps of the Zeeman laser gyroscope. In addition, the device contains a capacitance 8 and a first resistor 9, while the control inputs of the first 1 and fourth 4 power switches are inputs of the device control signal 10.

Устройство содержит также второй резистор 11, первая клемма которого соединена с клеммой заземления, а вторая клемма соединена с первой клеммой первого резистора 9 и с первой входной клеммой 12 блока силовых ключей, транзистор 13, коллектор которого соединен с источником питания, а эмиттер соединен со второй входной клеммой 14 блока силовых ключей, усилитель 15, инверсный вход которого соединен со второй клеммой первого резистора 9 и с первой клеммой емкости 8, вторая клемма которой соединена с выходом усилителя 15 и с базой транзистора 13, инвертор 16, выход которого соединен с управляющими входами второго 2 и третьего 3 силовых ключей, а также цифро-аналоговый преобразователь 17, вход которого соединен с входом инвертора 16 и с входом сигнала 10 управления устройством, а выход соединен с прямым входом усилителя 15.The device also contains a second resistor 11, the first terminal of which is connected to the ground terminal, and the second terminal is connected to the first terminal of the first resistor 9 and to the first input terminal 12 of the power switch unit, the transistor 13, the collector of which is connected to the power source, and the emitter is connected to the second input terminal 14 of the power switch unit, amplifier 15, whose inverse input is connected to the second terminal of the first resistor 9 and to the first terminal of the capacitance 8, the second terminal of which is connected to the output of the amplifier 15 and to the base of the transistor 13, the inverter 16, the output of which is connected to the control inputs second 2 and third 3 power switches, as well as a digital-to-analog converter 17, the input of which is connected to the input of the inverter 16 and to the input of the device control signal 10, and the output is connected to the direct input of the amplifier 15.

Работает устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов следующим образом.The frequency dithering device for Zeeman laser gyroscopes works as follows.

Сигнала 10 управления устройством в форме меандр скважностью 2 и периодом Т управляет первым 1, вторым 2, третьим и четвертым 4 силовыми ключами, поочередно подключая катушки 7 намотанные на газоразрядные промежутки ЗЛГ, к источнику питания +Uпит. Ток через катушки IБЧП регулируется с помощью второго резистора 11 с сопротивлением R2, операционного усилителя 15, транзистора 13 и поддерживается таким, чтобы IБЧП⋅R2=+Uоп. Постоянная времени регулирования τ=10⋅T=C⋅R1 определяется емкость С 8 и величиной сопротивления R1 первого резистора 9.The control signal 10 of the device in the form of a meander with a duty cycle of 2 and a period T controls the first 1, the second 2, the third and fourth 4 power switches, alternately connecting the coils 7 wound on the gas-discharge gaps of the ZLG to the power supply + U feed . The current through the coils I of the BCHP is regulated by a second resistor 11 with resistance R 2 , an operational amplifier 15, a transistor 13 and is maintained so that I BCHP ⋅R 2 = + U op . The regulation time constant τ = 10⋅T = C⋅R 1 is determined by the capacitance C 8 and the value of the resistance R 1 of the first resistor 9.

Если Ω постоянна, то наибольшее отклонение выходного сигнала ЗЛГ ΔΩ оказывается при |±АБМ+Ω|=ΩL и при этом ΔΩ=ΩL/2 (поскольку только максимум

Figure 00000001
часть времени ЗЛГ может находится в захвате). Этот недостаток устраняется использованием цифро-аналоговым преобразователем 17, который на каждом новом периоде тока будет изменять (сначала повышать, а затем понижать) его амплитуду (фиг. 2). Чтобы не было влияния этих изменений на выведение ЗЛГ из динамических зон захвата АБМ может меняться от 0,9 до 1,1 среднего значения. Минимальный шаг изменения АБМ должен превышать 4 ширины статической зоны захвата ΩL, чтобы в худшем случае оказаться в зоне захвате только при одной амплитуде медленного тока.If Ω is constant, then the largest deviation of the ZLG output signal ΔΩ is at | ± A BM + Ω | = Ω L and at the same time ΔΩ = Ω L / 2 (since only the maximum
Figure 00000001
some of the time the ZLG may be in captivity). This disadvantage is eliminated by using a digital-to-analog converter 17, which at each new period of the current will change (first increase and then decrease) its amplitude (Fig. 2). To avoid the influence of these changes on the removal of ZLG from the dynamic capture zones, the BM can vary from 0.9 to 1.1 of the average value. The minimum step of changing A of the BM must exceed 4 of the width of the static capture zone Ω L , so that in the worst case it will be in the capture zone only with one amplitude of the slow current.

Тогда доля времени нахождения ЗЛГ в захвате уменьшается в 0,2⋅АБМ/(4⋅ΩL} раз и наибольшее отклонение выходного сигнала ЗЛГ ΔΩ=10⋅ΩL 2/АБМ (фиг. 3).Then the fraction of the time spent by the ZLG in the capture decreases by 0.2⋅A BM / (4⋅Ω L } times and the greatest deviation of the ZLG output signal ΔΩ = 10⋅Ω L 2 / A BM (Fig. 3).

Таким образом, в предложении достигается требуемый технический результат, заключающийся в улучшении качественных характеристик и повышении точности формирования частотной подставки для обеспечения стабильных рабочих характеристик зеемановских лазерных гироскопов.Thus, the proposal achieves the required technical result, which consists in improving the quality characteristics and increasing the accuracy of forming the frequency bias to ensure stable performance of Zeeman laser gyroscopes.

Claims (1)

Устройство частотной подставки для зеемановских лазерных гироскопов, содержащее блок силовых ключей, выполненный по мостовой схеме, включающей первый, второй, третий и четвертый силовые ключи и выполненный с возможностью соединения через первую и вторую выходные клеммы с входными клеммами катушек, намотанных на газоразрядные промежутки зеемановского лазерного гироскопа, а также емкость и первый резистор, при этом управляющие входы первого и четвертого силовых ключей являются входами сигнала управления устройством, отличающееся тем, что введены второй резистор, первая клемма которого соединена с клеммой заземления, а вторая клемма соединена с первой клеммой первого резистора и с первой входной клеммой блока силовых ключей, транзистор, коллектор которого соединен с источником питания, а эмиттер соединен со второй входной клеммой блока силовых ключей, усилитель, инверсный вход которого соединен со второй клеммой первого резистора и с первой клеммой емкости, вторая клемма которой соединена с выходом усилителя и с базой транзистора, инвертор, выход которого соединен с управляющими входами второго и третьего силовых ключей, а также цифро-аналоговый преобразователь, вход которого соединен с входом инвертора и с входом сигнала управления устройством, а выход соединен с прямым входом усилителя.A frequency biasing device for Zeeman laser gyroscopes, containing a power switch unit made according to a bridge circuit including the first, second, third and fourth power switches and made with the possibility of connecting through the first and second output terminals with the input terminals of the coils wound on the gas-discharge gaps of the Zeeman laser gyroscope, as well as the capacitance and the first resistor, while the control inputs of the first and fourth power switches are the inputs of the device control signal, characterized in that a second resistor is introduced, the first terminal of which is connected to the ground terminal, and the second terminal is connected to the first terminal of the first resistor and with the first input terminal of the power switch unit, the transistor, the collector of which is connected to the power source, and the emitter is connected to the second input terminal of the power switch unit, the amplifier, the inverse input of which is connected to the second terminal of the first resistor and to the first terminal of the capacitance, the second terminal of which is connected with the output of the amplifier and with the base of the transistor, an inverter whose output is connected to the control inputs of the second and third power switches, as well as a digital-to-analog converter, the input of which is connected to the input of the inverter and to the input of the device control signal, and the output is connected to the direct input of the amplifier.
RU2020120736U 2020-06-23 2020-06-23 Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes RU201221U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120736U RU201221U1 (en) 2020-06-23 2020-06-23 Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020120736U RU201221U1 (en) 2020-06-23 2020-06-23 Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201221U1 true RU201221U1 (en) 2020-12-03

Family

ID=73727627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020120736U RU201221U1 (en) 2020-06-23 2020-06-23 Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201221U1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2494532C1 (en) * 2012-11-08 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Current pulse generator
RU2513902C1 (en) * 2012-12-28 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") Switched mode power supply unit
RU2525916C2 (en) * 2008-12-10 2014-08-20 Бп Кемикэлз Лимитед Method for carbonylation with using bound argentous and/or cuprous modernite catalysts
RU2531027C1 (en) * 2013-04-19 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") Method to measure angular movements by laser gyroscope with sign-alternating dithering
RU156560U1 (en) * 2015-04-06 2015-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" FREQUENCY STAND DEVICE FOR Zeeman LASER GYROSCOPES
CN103904541B (en) * 2012-12-28 2017-05-31 上海微电子装备有限公司 Dual-Frequency Zeeman Laser
RU180911U1 (en) * 2018-02-22 2018-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2525916C2 (en) * 2008-12-10 2014-08-20 Бп Кемикэлз Лимитед Method for carbonylation with using bound argentous and/or cuprous modernite catalysts
RU2494532C1 (en) * 2012-11-08 2013-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Current pulse generator
RU2513902C1 (en) * 2012-12-28 2014-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") Switched mode power supply unit
CN103904541B (en) * 2012-12-28 2017-05-31 上海微电子装备有限公司 Dual-Frequency Zeeman Laser
RU2531027C1 (en) * 2013-04-19 2014-10-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ОАО "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") Method to measure angular movements by laser gyroscope with sign-alternating dithering
RU156560U1 (en) * 2015-04-06 2015-11-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" FREQUENCY STAND DEVICE FOR Zeeman LASER GYROSCOPES
RU180911U1 (en) * 2018-02-22 2018-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU180911U1 (en) Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes
RU193114U1 (en) Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes
US4041367A (en) Apparatus for generating alternating currents of accurately predetermined waveform
RU201221U1 (en) Frequency Standing Device for Zeeman Laser Hygroscopes
US4488438A (en) Square-wave current generator
RU156560U1 (en) FREQUENCY STAND DEVICE FOR Zeeman LASER GYROSCOPES
JPH06510852A (en) Voltage detection circuit array
US3555441A (en) Ac frequency to dc transducer
RU184404U1 (en) MICROCONTROLLER DEVICE OF DIAGNOSTICS OF INTERVOLTAGE INSULATION OF ELECTRIC MOTOR WINDOWS WITH MEGOMMETER FUNCTION
SU873369A1 (en) Frequency measuring device for electrical machine excitation regulator
RU2579529C1 (en) Device for controlling thyristors of bridge circuit of device for testing electric meters
SU661528A1 (en) Dc voltage stabilizer
SU530269A1 (en) Measuring transducer of insulation resistance of AC networks
SU1653096A1 (en) Regulating converter
SU782103A1 (en) Symmetrical transistorized inverter
SU1253306A1 (en) Direct current instrument transducer
JPH0664090B2 (en) Current detector
SU1732304A1 (en) Current source of electrical magnet of strong field
SU1359892A1 (en) Generator of triangular shape oscillations
SU800980A1 (en) Device for overload and short-circuiting protection of power supply source
RU1786634C (en) Generator of sinusoidal oscillations
JPS6143296Y2 (en)
SU286061A1 (en) COUNTER OF WATT-HOURS OF THE BREEDING SYSTEM
SU951592A1 (en) Stabilized step-down ac converter
JPS5914822Y2 (en) switching circuit