RU2084901C1

RU2084901C1 - Method for autonomous measurement of linear movement and device which implements said method

Info

Publication number: RU2084901C1
Application number: RU94024124A
Authority: RU
Inventors: Тимур Ким
Original assignee: Тимур Ким
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: instruments for inertial measurements. SUBSTANCE: method involves emission of electromagnetic waves, their modulation, spreading in opposite directions, receiving and detection of linear movement by frequency difference between signals to be compared. In addition traveling waves of four different frequencies are spread in opposite directions, waves with right and left round polarization in one and opposite directions, multiple reflection of traveling waves for same linear circuit through optically active media when one active medium is effected with magnetic field. In addition linear movement is detected by sum of two signals each of which is calculated as frequency difference between waves with right and left polarization in opposite spreading directions. Two claims of invention describe device design which has linear resonator in which optically active media are located. One media is connected to magnetic field source through optical- magnetic connection. In addition device has unit for reading output signals. Said unit provides detection of frequency difference between waves with right and left round polarization. EFFECT: increased functional capabilities. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области инструментов инерциальных измерений, а более конкретно к лазерным измерителям линейного движения. The invention relates to the field of inertial measurement instruments, and more particularly to laser linear motion meters.

Известен оптический акселерометр [1] содержащий источник света, массу на подвесе и светочувствительное устройство. Акселерометр является преобразователем, который вырабатывает электрический сигнал пропорциональный величине ускорения, преобразуя инерционные силы в электрический сигнал. Known optical accelerometer [1] containing a light source, a suspension mass and a photosensitive device. An accelerometer is a converter that generates an electrical signal proportional to the magnitude of the acceleration, converting inertial forces into an electrical signal.

Известен также лазерный акселерометр [2] в котором датчик с двойным лучепреломлением поляризует лазерный луч и образует два поперечно поляризованных пучка, у которых разность частот пропорциональна механическому напряжению, приложенному к датчику. Прибор измеряет ускорение движущегося объекта и механическое напряжение приложенное к датчику, гибкая связь центрально поддерживает пробную массу, которая создает напряжения, эта связь чувствительна к силам ускорения, действующим в направлении восприятия напряжений. Напряжения датчика, получаемые под действием пробной массы, изменяют показатель преломления материала датчика пропорционально ускорению так, что поляризованные лучи, получающиеся при преломлении, имеют разность частот пропорционально ускорению. A laser accelerometer [2] is also known in which a birefringent sensor polarizes the laser beam and forms two transversely polarized beams, in which the frequency difference is proportional to the mechanical stress applied to the sensor. The device measures the acceleration of a moving object and the mechanical stress applied to the sensor, the flexible connection centrally supports the test mass, which creates stresses, this connection is sensitive to the acceleration forces acting in the direction of perception of stresses. The sensor voltages obtained under the action of the test mass change the refractive index of the sensor material in proportion to the acceleration so that the polarized rays resulting from the refraction have a frequency difference proportional to the acceleration.

Реализованный в известных устройствах способ автономного измерения линейного движения основан на применении опорных тел, кинематически связанных с объектом, и заключается в преобразовании величины перемещений инерционной массы на подвесе в оптический и в конечном итоге в электрический сигнал, пропорциональный величине приобретаемого ускорения. Во всех случаях этот класс приборов измеряет силу реакции связи опорного тела (воспринимающей массы) с объектом, при движении объекта. The autonomous linear motion measurement method implemented in the known devices is based on the use of support bodies kinematically connected with the object, and consists in converting the amount of inertial mass displacements on the suspension into an optical and, ultimately, into an electrical signal proportional to the value of the acquired acceleration. In all cases, this class of devices measures the reaction force of the bond between the supporting body (the perceiving mass) and the object, when the object is moving.

Недостатком способа автономного измерения линейного движения, реализованного в силовых акселерометрах, является влияние ускорения нормального к оси чувствительности, на ускорение измеряемое вдоль оси чувствительности, и поскольку для определения координаты места положения в инерциальной навигационной системе выходной сигнал акселерометра дважды интегрируется во времени, то любая ошибка нарастает пропорционально квадрату времени. The disadvantage of the autonomous linear motion measurement method implemented in power accelerometers is the influence of the acceleration normal to the sensitivity axis, on the acceleration measured along the sensitivity axis, and since the output signal of the accelerometer is integrated twice in time to determine the coordinates of the position in the inertial navigation system, any error increases in proportion to the square of time.

Недостатки, обусловленные наличием инерционной массы на подвесе, исключены в известном способе измерения линейного движения реализованного в самолетных радиолокационных системах РЛС [3] РЛС работает в режиме непрерывного излучения частотно-модулированных колебаний, частота которых изменяется во времени. Ввиду запаздывания отраженных от объектов сигналов их частота будет отличаться от частоты излучаемых в каждый момент времени. При отражении электромагнитных волн от объекта движущегося относительно излучающей РЛС частота принимаемого сигнала отличается от частоты излучаемого на величину F доплеровской частоты, которая пропорциональна скорости измерения расстояния между РЛС и отражающим объектом. The disadvantages due to the presence of inertial mass on the suspension are excluded in the known method of measuring the linear motion of a radar implemented in aircraft radar systems [3]. The radar operates in the mode of continuous emission of frequency-modulated oscillations, the frequency of which varies over time. Due to the delay of the signals reflected from objects, their frequency will differ from the frequency of those emitted at each moment in time. When electromagnetic waves are reflected from an object moving relative to the radiating radar, the frequency of the received signal differs from the frequency of the radiated one by the value F of the Doppler frequency, which is proportional to the speed of measuring the distance between the radar and the reflecting object.

К недостатку известного способа измерения линейного движения можно отнести то, что его нельзя применить для автономного измерения линейного движения, поскольку аппаратура автономной системы размещается на движущемся объекте и взаимодействие ее элементов происходит без использования внешней информации. The disadvantage of the known method of measuring linear motion can be attributed to the fact that it cannot be used for offline measurement of linear motion, since the equipment of the autonomous system is located on a moving object and the interaction of its elements occurs without using external information.

Техническим результатом изобретения является автономное измерение линейного движения инерциальной навигационной системы. The technical result of the invention is an autonomous measurement of the linear motion of an inertial navigation system.

Указанный результат достигается тем, что в известном способе измерения линейного движения, включающем операции излучения электромагнитных волн, модуляцию, распространение в противоположных направлениях, прием и определение величины линейного движения по разности частот сравниваемых сигналов, производят операции распространения бегущих волн четырех различных частот, волн с правой и волн с левой круговыми поляризациями в одном направлении и в направлении противоположном многократным отражением бегущих волн по одному и тому же линейному контуру через оптически активные среды при воздействии на одну из оптически активных сред магнитным полем, причем в процессе отражения волн с левой и волн с правой круговыми поляризациями, при изменении направления распространения волны по одному и тому же линейному контуру на противоположное, производят операцию изменения направления вращения поляризации каждой волны на обратное, при этом волны с левой круговыми поляризациями изменяют направление вращения на правую круговую поляризацию, а волны с правой круговой поляризацией изменяют направление вращения на левую круговую поляризацию, а величину линейного движения определяют по сумме двух сигналов, один из которых составляет сигнал разностей частоты между одной парой волн с правой и с левой круговыми поляризациями противоположных направлений распространения, а другой составляет сигнал разностей частоты между парой волн с правой и с левой круговыми поляризациями противоположных направлений распространения. This result is achieved by the fact that in the known method of measuring linear motion, including the operation of emitting electromagnetic waves, modulating, propagating in opposite directions, receiving and determining the magnitude of the linear motion by the frequency difference of the compared signals, the propagation of traveling waves of four different frequencies, waves on the right and waves with left circular polarizations in one direction and in the direction opposite to the multiple reflection of traveling waves along the same linear the contour through optically active media when one of the optically active media is exposed to a magnetic field, moreover, in the process of reflection of waves from the left and waves with right circular polarizations, when the direction of wave propagation along the same linear circuit is reversed, the operation changes direction the polarization of each wave is reversed, while the waves with the left circular polarization change the direction of rotation to the right circular polarization, and the waves with the right circular polarization change They change the direction of rotation to the left circular polarization, and the linear motion is determined by the sum of two signals, one of which is a signal of frequency differences between one pair of waves with the right and left circular polarizations of opposite directions of propagation, and the other is a signal of frequency differences between a pair of waves with right and left circular polarizations of opposite directions of propagation.

Способ автономного измерения линейного движения реализован в устройствах на основе линейного резонатора с оптически активными средами, одна из которых излучающая. The method of autonomous measurement of linear motion is implemented in devices based on a linear resonator with optically active media, one of which is emitting.

Создание анизотропии показателей преломления в оптически активной среде для волн линейного резонатора с правой и с левой круговыми поляризациями посредством воздействия на оптически активную среду магнитным полем в направлении распространения оптического излучения в этой среде, и создание фазовой анизотропии для синхронизированных волн линейного резонатора с правой и с левой круговыми поляризациями посредством изменения направления вращения поляризации каждой волны на обратное при отражении и изменении направления распространения волн в линейном резонаторе на противоположное, обеспечивает расщепление частоты излучения в линейном резонаторе с оптически активной излучательной средой и распространение бегущих волн четырех различных частот, волн с правой и волн с левой круговыми поляризациями в одном направлении и в направлении противоположном. Creating anisotropy of refractive indices in an optically active medium for linear resonator waves with right and left circular polarizations by exposing the optically active medium to a magnetic field in the direction of propagation of optical radiation in this medium, and creating phase anisotropy for synchronized linear resonator waves with left and right circular polarizations by changing the direction of rotation of the polarization of each wave to the opposite when reflected and changed direction The opposite, waves splitting the radiation frequency in a linear resonator with an optically active emitting medium and propagating traveling waves of four different frequencies, waves from the right and waves with left circular polarizations in one direction and in the opposite direction.

Двойное лучепреломление оптически активной кристаллической среды в линейном резонаторе расщепление частоты лазерного излучения и распространение в противоположных направлениях синхронизированных волн с правой и с левой круговыми поляризациями, при этом расщепление частоты лазерного излучения относительно ν_o собственной частоты пассивного линейного резонатора составляет
f_пп= ν_л+ ν_п, где ν_л
частота синхронизированных волн с левой круговыми поляризациями;
ν_п- частота синхронизированных волн с правой круговыми поляризациями.The birefringence of an optically active crystalline medium in a linear resonator splits the frequency of the laser radiation and propagates synchronized waves with right and left circular polarizations in opposite directions, while the splitting of the laser frequency relative to ν _{o the} natural frequency of the passive linear resonator is
f _pp = ν _l + ν _p , where ν _l
frequency of synchronized waves with left circular polarization;
ν _p is the frequency of synchronized waves with right circular polarizations.

При воздействии магнитного поля на оптически активную среду, создание фазовой анизотропии для синхронизированных волн линейного резонатора с правой и с левой круговыми поляризациями изменением направления вращения поляризации каждой волны при отражении на обратное приводит к невзаимному изменению фазы одной и той же волны при прохождении в противоположных направлениях среды с двойным лучепреломлением и среды с наведенной магнитным полем анизотропией показателя преломления для волн с различными направлениями вращения поляризации, а при многократном отражении и многократном прохождении оптически активных сред невзаимные изменения фазы для одной и той же волны суммируются, при этом происходит расщепление частоты ν_п синхронизированных волн с правой круговыми поляризациями на бегущие волны

частоты в одном направлении и бегущие волны

частоты в направлении противоположном, и также происходит расщепление частоты ν_л синхронизированных волн с левой круговыми поляризациями на бегущие волны

частоты в направлении противоположном, причем разность частот между бегущими волнами с правой круговыми поляризациями и разность частот между бегущими волнами с левой круговыми поляризациями одинаковы по величине, но противоположны по знаку и составляют общее смещение частоты f_п, вызванное действием магнитного поля. Перемещение линейного резонатора, из-за различия длины оптического пути, проходимой каждой бегущей волной в противоположных направлениях, вызывает разность частот f₁ между одной парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями и разность частот f₂ между другой парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями, причем, если при стабильности масштабного коэффициента разность частот между одной парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями увеличивается f₁= f_м+K_a, то разность частот между парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями уменьшается f₂= f_м-K_a, где а величина линейного перемещения в единицу времени. Поскольку сигнал пропорциональный линейному перемещению устройства определяется равенством fвых.f₁-f₂=2K_a, то считывание сигналов разностной частоты между одной парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями и другой парой волн с левой и с правой круговыми поляризациями устраняет общее смещение частоты f_м, вызванное воздействием магнитного поля на оптически активную среду, и приводит к выполнению операции суммирования смещения частоты, вызванное только линейным перемещением устройства.When a magnetic field acts on an optically active medium, the creation of phase anisotropy for synchronized linear resonator waves with right and left circular polarizations by reversing the direction of rotation of the polarization of each wave upon reflection leads to a nonreciprocal change in the phase of the same wave when traveling in opposite directions of the medium with birefringence and a medium with a magnetic field induced by anisotropy of the refractive index for waves with different directions of polarization rotation, and if multiple reflection and multiple passage optically active media nonreciprocal phase shifts for the same wave are summed, the cleavage of frequency ν _n synchronized waves with right circularly polarized waves traveling in

frequencies in one direction and traveling waves

frequency in the opposite direction, and the frequency ν _{l of} synchronized waves with left circular polarizations into traveling waves also splits

frequencies in one direction and traveling waves

frequencies in the opposite direction, and the frequency difference between the traveling waves with the right circular polarization and the frequency difference between the traveling waves with the left circular polarization are the same in magnitude, but opposite in sign and make up the total frequency shift f _p caused by the action of the magnetic field. The movement of the linear resonator, due to the difference in the length of the optical path traveled by each traveling wave in opposite directions, causes a frequency difference f ₁ between one pair of waves with left and right circular polarizations and a frequency difference f ₂ between another pair of waves with left and right circular polarizations, moreover, if, with the stability of the scale factor, the frequency difference between one pair of waves with the left and right circular polarizations increases f ₁ = f _m + K _a , then the frequency difference between the pair of waves with the left and right circles polarization decreases f ₂ = f _m -K _a , where a is the linear displacement per unit time. Since the signal proportional to the linear displacement of the device is determined by the equality fout.f ₁ -f ₂ = 2K _a , reading the difference frequency signals between one pair of waves with left and right circular polarizations and another pair of waves with left and right circular polarizations eliminates the general frequency shift f _m caused by the action of a magnetic field on an optically active medium, and leads to the operation of summing the frequency offset, caused only by linear movement of the device.

Реализация четырехчастотного способа автономного измерения линейного движения в устройстве, приводит к удвоению чувствительности устройства к линейным перемещениям. The implementation of the four-frequency method of autonomous measurement of linear motion in the device leads to a doubling of the sensitivity of the device to linear movements.

На фиг. 1 изображена схема, поясняющая смещение частоты f₁ между одной парой волн с правой и с левой круговыми поляризациями, в частотах встречных волн с левой круговыми поляризациями, и смещение частоты f₂ между другой парой волн с правой и с левой круговыми поляризациями, в частотах встречных волн с правой круговыми поляризациями; на фиг. 2 изображен первый вариант устройства для автономного измерения линейного движения; на фиг. 3 - второй вариант устройства для автономного измерения линейного движения.In FIG. 1 is a diagram explaining the frequency offset f ₁ between one pair of waves with right and left circular polarizations, in the frequencies of the oncoming waves with left circular polarizations, and the frequency offset f ₂ between the other pair of waves with the right and left circular polarizations, in the frequencies of oncoming waves with right circular polarization; in FIG. 2 shows a first embodiment of an apparatus for offline measurement of linear motion; in FIG. 3 - the second version of the device for offline measurement of linear motion.

Первый вариант устройства автономного измерения линейного движения содержит электроисточник 1, соединенный с электродами 2 и 3, обеспечивающими электрический разряд в излучательной среде 4 из He-Ne смеси с двумя различными изотопами неона 20_Ne и 22_Ne, уменьшающие взаимодействие волн в излучательной среде, источник 5 магнитного поля магнитооптически связанных с оптически активной кристаллической средой 6, отражатель 7 линейного резонатора с четвертьволновым элементом 8, расположенным на отражающей поверхности, отражатель 9 линейного резонатора с четвертьволновым элементом 10, расположенным на отражающей поверхности, кристаллический моноблок 11 линейного резонатора с лазерным каналом 12, корпус блока 13 считывания выходных сигналов внутри которого расположены светоделитель 14, оптически связанный с выходом отражателя 7, четвертьволновая пластина 15, поляризатор 16, фотоприемник 17 оптически связанные с одним выходом светоделителя 14 и четвертьволновая пластина 18, поляризатор 19, фотоприемник 20 оптически связанные с другим выходом светоделителя 14, электронный блок 21, соединенный с выходами фотоприемников 17 и 20, обеспечивающий определение суммарного выходного сигнала и управление стабилизацией длины линейного резонатора, пьезоэлектрический элемент 22 стабилизации длины линейного резонатора, расположенный на отражателе 9 с внешней стороны линейного резонатора и соединенный с электронным блоком 21.The first version of an autonomous linear motion measuring device comprises an electric source 1 connected to electrodes 2 and 3, providing an electric discharge in a radiative medium 4 from a He-Ne mixture with two different neon isotopes 20 _Ne and 22 _Ne , which reduce the interaction of waves in a radiative medium, source 5 magnetic field magnetically optically coupled to an optically active crystalline medium 6, a linear resonator reflector 7 with a quarter-wave element 8 located on a reflective surface, a linear resonant reflector 9 and with a quarter-wave element 10 located on a reflective surface, a crystal monoblock 11 of a linear resonator with a laser channel 12, the housing of the output signal reading unit 13 inside which there is a beam splitter 14, optically coupled to the output of the reflector 7, a quarter-wave plate 15, a polarizer 16, an optical detector 17 connected to one output of the beam splitter 14 and a quarter-wave plate 18, a polarizer 19, a photodetector 20 optically connected to another output of the beam splitter 14, an electronic unit 21 connected to the strokes of the photodetectors 17 and 20, which determines the total output signal and controls the stabilization of the length of the linear resonator, a piezoelectric element 22 stabilizing the length of the linear resonator located on the reflector 9 on the outside of the linear resonator and connected to the electronic unit 21.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

От электроисточника 1 на электроды 2 и 3 подают напряжение, вызывающее электрический разряд в He-Ne среде 4 и стимулирование излучение электромагнитной энергии. При воздействии источника 5 магнитного поля на оптически активную кристаллическую среду 6 распространяют бегущие волны четырех различных частот, волны с правой и волны с левой круговыми поляризациями в одном направлении и в направлении противоположном по одному и тому же линейному контуру многократным отражением отражателем 7 с четвертьволновым элементом 8 и отражателем 9 с четвертьволновым элементом 10. Излучение из лазерного канала 12 линейного резонатора через отражатель 7 выводят на светоделитель 14 блока 13 считывания выходных сигналов, соединенного с моноблоком 11 линейного резонатора. Выходящие из светоделителя 14 сигналы разностной частоты каждой пары волн с правой и с левой круговыми поляризациями через четвертьволновые пластины 15 и 18, поляризаторы 16 и 19 подают на отдельные фотоприемники 17 и 20. С выходов фотоприемников 17 и 20 сигналы подают в электронный блок 21 определения суммарного выходного сигнала пропорционального линейному перемещению устройства. С электронного блока 21 на пьезоэлектрический элемент 22 подают сигналы, обеспечивающие управление стабилизацией длины линейного резонатора. From the electric source 1, a voltage is applied to the electrodes 2 and 3, causing an electric discharge in the He-Ne medium 4 and stimulating the emission of electromagnetic energy. When the source 5 of the magnetic field acts on the optically active crystalline medium 6, traveling waves of four different frequencies propagate, waves from the right and waves with left circular polarizations in the same direction and in the opposite direction along the same linear contour by multiple reflection by the reflector 7 with the quarter-wave element 8 and a reflector 9 with a quarter-wave element 10. Radiation from the laser channel 12 of the linear resonator through the reflector 7 is output to a beam splitter 14 of the output signal reading unit 13 in connected to the monoblock 11 of the linear resonator. The difference frequency signals coming out from the beam splitter 14 of each pair of waves with right and left circular polarizations through quarter-wave plates 15 and 18, polarizers 16 and 19 are fed to separate photodetectors 17 and 20. From the outputs of the photodetectors 17 and 20, the signals are fed to the electronic unit 21 for determining the total output signal proportional to the linear movement of the device. From the electronic unit 21 to the piezoelectric element 22, signals are provided that provide stabilization control of the length of the linear resonator.

Второй вариант устройства автономного измерения линейного движения содержит электроисточник 1, соединенный с электродами 2 и 3, обеспечивающими электрический разряд в излучательной среде 4 из He-Ne смеси с двумя различными изотопами неона 20_Ne и 22_Ne, уменьшающие взаимодействие волн в излучательной среде, источник 5 магнитного поля магнитооптически связанный с оптически активной излучательной средой 4, отражатель 6 линейного резонатора с расположенными последовательно на отражающей поверхности четвертьволновым элементом 7 и оптически активной кристаллической средой 8, отражатель 9 линейного резонатора с расположенными последовательно на отражающей поверхности четвертьволновым элементом 10 и оптически активной кристаллической средой 11, кристаллический моноблок 12 линейного резонатора с лазерным каналом 13, корпус блока 14 считывания выходных сигналов, внутри которого расположены светоделитель 15 оптически связанный с выходом отражателя 6 линейного резонатора, четвертьволновая пластина 16, поляризатор 17, фотоприемник 18, оптически связанные с одним выходом светоделителя 15 и четвертьволновая пластина 19, поляризатор 20, фотоприемник 21, оптически связанные с другим выходом светоделителя 15, электронный блок 22, соединенный с выходами фотоприемников 18 и 21, обеспечивающий определение суммарного выходного сигнала и управление стабилизацией длины линейного резонатора, пьезоэлектрический элемент 23 стабилизации длины линейного резонатора, расположенный на отражателе 9 с внешней стороны линейного резонатора и соединенный с электронным блоком 22.The second variant of the device for the autonomous measurement of linear motion contains an electric source 1 connected to electrodes 2 and 3, which provide an electric discharge in the radiative medium 4 from the He-Ne mixture with two different neon isotopes 20 _Ne and 22 _Ne , which reduce the interaction of waves in the radiative medium, source 5 magnetic field magneto-optically coupled to an optically active emitting medium 4, a linear resonator reflector 6 with a quarter-wave element 7 arranged in series on a reflective surface and an optical active crystal medium 8, a reflector 9 of a linear resonator with a quarter-wave element 10 arranged in series on a reflective surface and an optically active crystalline medium 11, a crystal monoblock 12 of a linear resonator with a laser channel 13, the housing of the output signal reading unit 14, inside of which a beam splitter 15 is optically coupled to the output of the reflector 6 of the linear resonator, a quarter-wave plate 16, a polarizer 17, a photodetector 18, optically coupled to one output of the beam splitter 15 and h a twelve-wave plate 19, a polarizer 20, a photodetector 21, optically coupled to another output of the beam splitter 15, an electronic unit 22 connected to the outputs of the photodetectors 18 and 21, providing a determination of the total output signal and controlling the stabilization of the length of the linear resonator, a piezoelectric element 23 for stabilizing the length of the linear resonator, located on the reflector 9 on the outside of the linear resonator and connected to the electronic unit 22.

От электроисточника 1 на электроды 2 и 3 подают напряжение, вызывающее электрический разряд в He-Ne среде 4 и стимулированное излучение электромагнитной энергии. При воздействии источника 5 магнитного поля на оптически активную излучательную среду 4 распространяют бегущие волны четырех различных частот, волны с правой и волны с левой круговыми поляризациями в одном направлении и в направлении противоположном по одному и тому же линейному контуру линейного резонатора, многократным отражением отражателем 6 с четвертьволновым элементом 7 и оптически активной кристаллической средой 8 и отражателем 9 с четвертьволновым элементом 10 и оптически активной кристаллической средой 11. Излучение из лазерного канала 13 линейного резонатора с выхода отражателя 6 подают на светоделитель 15 блока 14 считывания выходных сигналов, соединенного с кристаллическим моноблоком 12 линейного резонатора. Выходящие из светоделителя 15 сигналы различной частоты каждой пары волн с правой и с левой круговыми поляризациями через четвертьволновые пластины 16 и 19, поляризаторы 17 и 20 подают на отдельные фотоприемники 18 и 21. С выходов фотоприемников 18 и 21 сигналы разностной частоты подают в электронный блок 22 определения суммарного выходного сигнала, пропорционального линейному перемещению устройства. С электронного блока 22 на пьезоэлектрический элемент 23 подают сигналы, обеспечивающие управление стабилизацией длины линейного резонатора. From the electric source 1, a voltage is applied to the electrodes 2 and 3, causing an electric discharge in the He-Ne medium 4 and stimulated emission of electromagnetic energy. When the source 5 of the magnetic field acts on the optically active emitting medium 4, traveling waves of four different frequencies propagate, waves from the right and waves with left circular polarizations in the same direction and in the direction opposite along the same linear contour of the linear resonator, by multiple reflection by the reflector for 6 s a quarter-wave element 7 and an optically active crystalline medium 8 and a reflector 9 with a quarter-wave element 10 and an optically active crystalline medium 11. Laser radiation channel 13 of the linear resonator output reflector 6 is fed to a beam splitter 15, the reading unit 14 outputs connected to 12 linear crystalline monoblock resonator. The signals of different frequencies coming out from the beam splitter 15 of each pair of waves with right and left circular polarizations through quarter-wave plates 16 and 19, polarizers 17 and 20 are fed to separate photodetectors 18 and 21. From the outputs of the photodetectors 18 and 21, differential frequency signals are fed to the electronic unit 22 determine the total output signal proportional to the linear movement of the device. From the electronic unit 22 to the piezoelectric element 23, signals are provided that provide stabilization control of the length of the linear resonator.

Использование устройства автономного измерения линейного движения в БИНС бесплатформенных инерциальных навигационных системах позволяет исключить погрешности измерений, свойственные акселерометрам, основанным на применении опорных тел кинематически связанных с движущимся объектом, при этом взаимно ортогональное расположение в БИНС контуров многократного обхода лазерных излучений трех линейных резонаторов позволяет увеличить точность трехмерного определения величины и направления линейного движения летательного аппарата. The use of an autonomous linear motion measuring device in SINS of strapdown inertial navigation systems allows to exclude measurement errors inherent to accelerometers based on the use of support bodies kinematically connected with a moving object, while the mutually orthogonal arrangement in the SINS of multiple laser radiation bypass circuits of three linear resonators allows to increase the accuracy of three-dimensional determining the magnitude and direction of the linear motion of the aircraft.

Claims

1. The method of autonomous measurement of linear displacement, including the emission of electromagnetic waves, modulation, propagation in opposite directions, receiving and determining the magnitude of the linear displacement according to the difference frequency signal, characterized in that the propagating traveling waves of four different frequencies, waves on the right and waves on the left circular polarizations in one direction and in the opposite direction to multiple reflections of traveling waves, along the same linear contour through optically active media When one of the optically active media is exposed to a magnetic field that modulates the radiation, moreover, in the process of reflection of waves from the left and waves with right circular polarizations, when the direction of wave propagation along the same linear contour is reversed, the direction of polarization rotation of each waves to the opposite, while waves with left circular polarization change the direction of rotation to the right circular polarization, and waves with right circular polarization to the left circular polarization lasing, and the linear displacement value is determined by the sum of two signals, one of which is a difference frequency signal between one pair of waves with right and left circular polarizations of opposite propagation directions, and the other is a difference frequency signal between another pair of waves with right and left circular polarizations of opposite directions of distribution.

2. A device for autonomous measurement of linear displacement, comprising an electromagnetic radiation source, a modulator and an electromagnetic signal receiver located on the base, characterized in that the electromagnetic radiation source is made in the form of a linear laser from a crystal monoblock with a hole forming a laser channel relative to the laser channel on opposite the end surfaces of the crystalline monoblock are the reflectors forming a linear resonator, in the laser channel there are op an optically active radiative medium from the gas mixture and an optically active crystalline medium, the radiative medium being electrically connected to the electric source through electrodes providing an electric discharge in the gas mixture and stimulated emission of electromagnetic energy, and the optically active crystalline medium is magneto-optically connected to the magnetic field source, forming a laser modulator radiation, while the first reflector, on the outside of which a piezoelectric element is located, is an electric coupled to an electronic unit that provides stabilization control of the length of the linear resonator, is optically coupled to the second reflector through the first quarter-wave plate, a gas emitting medium, an optically active crystalline medium, and a second quarter-wave plate, and the output of the second reflector is optically coupled to a beam splitter located in the body of the reading unit , quarter-wave plates, polarizers and photodetectors, constituting the receivers of electromagnetic signals, and the divider is optically coupled to each photodetector through a separate quarter-wave plate and through a separate polarizer, in addition, the outputs of the photodetectors are electrically connected to an electronic unit that determines the total output signal and controls the stabilization of the length of the linear resonator.

3. A device for offline measurement of linear displacement, comprising an electromagnetic radiation source, a modulator and an electromagnetic signal receiver located on the base, characterized in that the electromagnetic radiation source is a linear laser made of a crystalline monoblock with a hole forming a laser channel relative to the laser channel on opposite the end surfaces of the crystalline monoblock are the reflectors forming a linear resonator, in the laser channel there are op an optically active crystalline medium and an optically active radiative medium from the gas mixture, the optically active radiative medium being electrically connected to the electric source through electrodes providing an electric discharge in the gas mixture and stimulated emission of electromagnetic energy, and magnetically optically connected to the magnetic field source, forming a laser radiation modulator, the first reflector, on the outside of which a piezoelectric element is located, electrically connected to the block, providing stabilization control of the length of the linear resonator, is optically coupled to the second reflector through the first quarter-wave plate, the first optically active crystalline medium, the gas emitting medium, the second optically active crystalline medium and the second quarter-wave plate, and the output of the second reflector is optically coupled to the output reading units of signals by a beam splitter, quarter-wave plates, polarizers and photodetectors constituting the receivers are electromagnetic x signals, moreover, the beam splitter is optically connected to each photodetector through a separate quarter-wave plate and a separate polarizer, in addition, the outputs of the photodetectors are electrically connected to the electronic unit, which determines the total output signal and controls the stabilization of the length of the linear resonator.