RU2531028C1 - Method to measure angular movements by laser gyroscope - Google Patents
Method to measure angular movements by laser gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2531028C1 RU2531028C1 RU2013118008/28A RU2013118008A RU2531028C1 RU 2531028 C1 RU2531028 C1 RU 2531028C1 RU 2013118008/28 A RU2013118008/28 A RU 2013118008/28A RU 2013118008 A RU2013118008 A RU 2013118008A RU 2531028 C1 RU2531028 C1 RU 2531028C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switching
- laser
- perimeter
- ring laser
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной гироскопии.The invention relates to laser technology, namely to laser gyroscopy.
Известен способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом [1].A known method of measuring angular displacements by a laser gyro [1].
В этом способе измерения угловых перемещений лазерным гироскопом обеспечивают настройку и работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, создают знакопеременную или постоянную частотную подставку с помощью наложения знакопеременного или постоянного магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, обеспечивают настройку резонатора кольцевого лазера в заданную область доплеровского контура моды с заданной поляризацией с помощью системы регулировки периметра, использующей сигнал расстройки периметра, поступающий из кольцевого лазера, и подающей управляющее напряжение для регулировки периметра на пьезоголовки (одну или несколько в дальнейшем - пьезоголовка) кольцевого лазера, выделяют информацию об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера.In this method of measuring angular displacements by a laser gyroscope, the laser gyroscope is configured and operated in a two-frequency mode on one of the orthogonally polarized modes of a ring laser of a laser gyroscope, an alternating or constant frequency support is created by applying an alternating or constant magnetic field to the active element of the ring laser with an elliptical or circularly polarized radiation in the active element of the ring laser, provide tuning of the resonator of the ring laser to a given region of the Doppler mode loop with a given polarization using a perimeter adjustment system using a perimeter detuning signal coming from a ring laser and supplying a control voltage to adjust the perimeter to the piezo heads (one or more hereinafter - the pie head) of the ring laser, information about the angular movements from information coming from a ring laser.
Недостатком этого способа является ошибка измерений угловых перемещений таких лазерных гироскопов при наличии магнитных полей из-за большой чувствительности этих приборов к магнитному полю.The disadvantage of this method is the error in measuring the angular displacements of such laser gyroscopes in the presence of magnetic fields due to the high sensitivity of these devices to the magnetic field.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом, включающий настройку и работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, создание частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, выделение информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, переключение кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод [2].The closest in technical essence to the proposed method is a method of measuring angular displacements by a laser gyroscope, which includes tuning and operating a laser gyroscope in a two-frequency mode on one of the orthogonally polarized modes of a ring laser of a laser gyroscope, creating a frequency stand by applying a magnetic field to the active element of the ring laser with elliptical or circular polarized radiation in the active element of a ring laser, the selection of information about angular displacements from inf rmatsii coming from the ring laser, the periodic alternate operation of the ring laser in the two-frequency mode, the modes with orthogonal polarizations of the ring laser, the ring laser to switch to the mode with orthogonal polarization after the completion of each regular operation of the ring laser to any of these modes of [2].
В этом способе обеспечивают работу Зеемановского или Фарадеевского лазерного гироскопа в двухчастотном (одномодовом) режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа. Для этого с помощью системы накачки обеспечивают соответствующий уровень накачки, с помощью системы частотной подставки обеспечивают частотную подставку лазерного гироскопа, с помощью системы регулировки периметра (СРП) по сигналу расстройки периметра, поступающему от кольцевого лазера, обеспечивают настройку и работу кольцевого лазера на моду с одной из поляризаций (правой или левой эллиптической или круговой) для Зеемановского лазерного гироскопа и вертикальной или горизонтальной относительно плоскости резонатора для линейной (или близкой к линейной) для Фарадеевского лазерного гироскопа, подавая регулирующее напряжение системы регулировки периметра на исполнительный элемент - СРП-пьезоголовку, расположенную на кольцевом лазере.In this method, the Zeeman or Faraday laser gyroscope is operated in a two-frequency (single-mode) mode on one of the orthogonally polarized modes of a ring laser gyroscope. To do this, using the pump system provide the appropriate level of pumping, using the frequency stand system provide the frequency stand of the laser gyroscope, using the perimeter adjustment system (SPS) according to the perimeter detuning signal coming from the ring laser, they provide tuning and operation of the ring laser to a mode with one from polarizations (right or left elliptical or circular) for the Zeeman laser gyroscope and vertical or horizontal relative to the plane of the resonator for linear (or and close to linear) for the Faraday laser gyroscope, supplying the regulating voltage of the perimeter adjustment system to the actuating element - the PSA piezoelectric head located on the ring laser.
Частотную подставку (знакопеременную или постоянную) создают с помощью наложения соответствующего (знакопеременного или постоянного) магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера лазерного гироскопа с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, например, с помощью тока соленоидов, намотанных на газоразрядных промежутках и создающих магнитное поле на активной среде кольцевого лазера Зеемановского лазерного гироскопа, или, например, с помощью магнита на Фарадеевском элементе Фарадеевского лазерного гироскопа.A frequency stand (alternating or constant) is created by applying an appropriate (alternating or constant) magnetic field to the active element of the ring laser of a laser gyro with an elliptical or circular polarization of radiation in the active element of the ring laser, for example, using a current of solenoids wound on gas-discharge gaps and creating a magnetic field on the active medium of a ring laser of the Zeeman laser gyroscope, or, for example, using a magnet on the Faraday element Farad Eevsky laser gyroscope.
Выделяют информацию об угловых перемещениях из синусоидального сигнала биений разностной частоты встречных волн, поступающего от кольцевого лазера.Information about angular displacements is extracted from a sinusoidal beat signal of the difference frequency of counterpropagating waves from a ring laser.
Для уменьшения ошибки измерения угловых перемещений лазерным гироскопом, работающим в двухчастотном режиме, обусловленной чувствительностью таких лазерных гироскопов к магнитному полю, обеспечивают периодическую поочередную работу кольцевого лазера лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями резонатора кольцевого лазера, для чего производят переключение кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод.To reduce the measurement error of angular displacements by a laser gyroscope operating in the two-frequency mode, due to the sensitivity of such laser gyroscopes to the magnetic field, periodic alternating operation of the ring laser of the laser gyroscope in the two-frequency mode on modes with orthogonal polarizations of the resonator of the ring laser is provided, for which a ring laser is switched to mode with orthogonal polarization after each subsequent completion of the operation of a ring laser on any of these modes.
Работа лазерного гироскопа в этом режиме существенно уменьшает ошибки измерения угловых перемещений, обусловленные чувствительностью таких лазерных гироскопов к магнитному полю.The operation of the laser gyroscope in this mode significantly reduces the errors in measuring angular displacements due to the sensitivity of such laser gyroscopes to the magnetic field.
Недостатком указанного способа является большая ошибка измерения угловых перемещений лазерным гироскопом при переключениях поляризации из-за того, что при переключениях поляризаций из-за инерционности системы регулировки периметра само переключение и настройка на центр доплеровского контура ортогональной моды происходит не мгновенно, а за достаточно длительное время - (25…30)мсек, в течение которого идет недостоверная информация об угловых перемещениях: либо с большими ошибками, превышающими заданные требования, либо вообще отсутствует. Подмена информации всего этого времени переключения, обычно используемая в таких случаях, информацией об угловых перемещениях, полученной до начала переключения, приводит к большим ошибкам измерения угловых перемещений при больших измеряемых угловых ускорениях.The disadvantage of this method is a large error in measuring angular displacements by a laser gyroscope during polarization switching due to the fact that when switching polarizations due to the inertia of the perimeter adjustment system, the switching and adjustment to the center of the Doppler contour of the orthogonal mode does not occur immediately, but for a sufficiently long time - (25 ... 30) ms, during which false information about angular displacements occurs: either with large errors exceeding the specified requirements, or not at all a. The substitution of information of all this switching time, usually used in such cases, by information on angular displacements obtained before the start of the switching, leads to large errors in measuring angular displacements at large measurable angular accelerations.
Задачей данного способа измерения угловых перемещений лазерным гироскопом является уменьшение ошибки измерения угловых перемещений при переключениях поляризации.The objective of this method of measuring angular displacements by a laser gyro is to reduce the error in measuring angular displacements during polarization switching.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе измерения угловых перемещений лазерным гироскопом, включающем настройку и работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, создание частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, выделение информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, переключение кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод, предварительно, или при измерении угловых перемещений по амплитуде сигнала вращения, или по величине частотной подставки или по величине сигнала расстройки периметра, или по напряжению на пьезоголовке определяют промежутки времени во время переключений поляризации для мод с ортогональными поляризациями, в которых будут использованы результаты измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра кольцевого лазера, вызванной переключением поляризации, предварительно измеряют и/или вычисляют для мод с ортогональными поляризациями зависимость частоты подставки от величины сигнала расстройки периметра резонатора кольцевого лазера, при каждом очередном переключении во время измерений угловых перемещений в выбранных промежутках времени этого переключения в каждой соответствующей моде с ортогональной поляризацией измеряют зависимость сигнала расстройки периметра кольцевого лазера 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 частоты подставки от величины сигнала расстройки периметра резонатора кольцевого лазера для соответствующей моды и измеренную для этой же моды при данном переключении зависимость сигнала расстройки периметра от времени в этом же выбранном промежутке времени данного переключения.The problem is solved due to the fact that in the known method of measuring angular displacements by a laser gyroscope, which includes tuning and operating a laser gyroscope in a two-frequency mode on one of the orthogonally polarized modes of a ring laser of a laser gyroscope, creating a frequency stand 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, the selection of information about angular displacements from the information received from a ring laser, periodic alternating operation of a ring laser in a two-frequency mode on modes with orthogonal polarizations of a ring laser, switching of a ring laser to a mode with orthogonal polarization after each successive moment of completion of a ring laser to any of these modes, previously, or when measuring angular displacements the amplitude of the rotation signal, or the magnitude of the frequency stand, or the magnitude of the signal detuning the perimeter, or the voltage on the piezo head, determines the industrial time ducks during polarization switching for modes with orthogonal polarizations, in which the results of measurements of angular displacements will be used taking into account errors caused by a change in the frequency of the stand due to detuning of the perimeter of a ring laser caused by switching polarization, pre-measured and / or calculated for modes with orthogonal the polarization dependence of the frequency of the stand on the magnitude of the signal detuning of the perimeter of the resonator of a ring laser, with each subsequent switching during measurements the global displacements in the selected time intervals of this switch in each corresponding mode with orthogonal polarization measure the time dependence of the detuning signal of the ring laser perimeter, for each selected time interval with each given switch, the errors caused by the change in the frequency of the stand from for detuning the perimeter of the resonator of a ring laser when switching polarization, using the previously measured and / or Islenyev dependence of the frequency detuning of the stand perimeter ring laser resonator signal for the corresponding mode and measured for the same fashion at a given switching signal dependent detuning perimeter of time in the same time interval of the selected shift.
Суть изобретения заключается в следующем:The essence of the invention is as follows:
В предложенном способе предварительно (до измерения угловых перемещений) или при измерении угловых перемещений по параметрам, поступающим от кольцевого лазера, например по амплитуде сигнала вращения, или по величине частотной подставки, или по величине сигнала расстройки периметра, или по величине напряжения на пьезоголовке (относительно соответствующих значений до и после переключения), выбирают промежутки времени при переключении поляризации в которых будут использованы результаты измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера, вызванной переключением поляризаций, и определяют поляризацию мод, на которых находились эти промежутки.In the proposed method, previously (before measuring angular displacements) or when measuring angular displacements according to parameters received from a ring laser, for example, by the amplitude of the rotation signal, or by the magnitude of the frequency stand, or by the magnitude of the perimeter detuning signal, or by the magnitude of the voltage across the piezo head (relative to corresponding values before and after switching), select time intervals when switching polarization in which the results of measurements of angular displacements will be used taking into account errors caused by a change in the frequency of the stand due to detuning of the perimeter of the resonator of the ring laser caused by switching polarizations, and determine the polarization of the modes at which these gaps were located.
Например, измерив изменение амплитуды сигнала вращения во время переключения предварительно (при достаточной для получения необходимой точности, воспроизводимости длительности и положения этих промежутков времени относительно начала каждого переключения как при предварительных измерениях, так и при измерении угловых перемещений) или при измерении угловых перемещений при каждом переключении (если воспроизводимость длительности и положения этих промежутков времени относительно начала каждого переключения при измерении угловых перемещений недостаточна для получения заданной точности), определяют промежутки времени во время переключения поляризаций для каждой из двух ортогонально поляризованных мод, в которых эта амплитуда больше минимально необходимой для обеспечения правильной обработки информации. Эти промежутки времени выбирают для использования результатов измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации. Или, определив предварительно, при каких величинах сигнала расстройки периметра начинаются сбои системы обработки информации и замерив предварительно или в процессе измерения угловых перемещений величину сигнала расстройки во время переключения поляризации, определяют промежутки времени, в которых величина сигнала периметра меньше заданной для каждой из двух ортогонально поляризованных мод, тем самым выбирая промежутки времени для использования в них результатов измерений угловых перемещений с учетом ошибок, обусловленных изменением частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации.For example, by measuring the change in the amplitude of the rotation signal during the shift beforehand (if it is sufficient to obtain the necessary accuracy, reproducibility of the duration and position of these time intervals relative to the beginning of each switch both during preliminary measurements and when measuring angular displacements) or when measuring angular displacements at each switching (if the reproducibility of the duration and position of these time intervals relative to the beginning of each switching when measuring angular per is insufficient to obtain the required accuracy), the time intervals during polarization switching are determined for each of the two orthogonally polarized modes in which this amplitude is greater than the minimum necessary to ensure the correct processing of information. These time intervals are chosen to use the results of measurements of angular displacements taking into account errors caused by a change in the frequency of the stand due to the detuning of the perimeter of the resonator of a ring laser when switching polarization. Or, having previously determined, at what magnitudes of the perimeter detuning signal, failures of the information processing system begin and having measured the magnitude of the detuning signal during polarization switching before or during the measurement of angular displacements, determine the time intervals in which the perimeter signal is less than the specified value for each of the two orthogonally polarized mod, thereby choosing time intervals for using the results of measurements of angular displacements, taking into account errors caused by using the stand frequency due to detuning of the perimeter of the resonator of a ring laser when switching polarization.
Аналогично могут быть использованы и другие указанные параметры кольцевого лазера для выбора этих промежутков времени.Similarly, other indicated ring laser parameters can be used to select these time intervals.
В предложенном способе предварительно (до измерения угловых перемещений) измеряют и/или вычисляют для мод с ортогональными поляризациями зависимость частоты подставки fп от сигнала расстройки периметра резонатора Ап.In the proposed method, previously (before measuring the angular displacements), the dependence of the stand frequency f p on the detuning signal of the resonator perimeter A p is measured and / or calculated for modes with orthogonal polarizations.
То есть либо измеряют зависимость частоты подставки fп от сигнала расстройки периметра резонатора Ап, изменяя сигнал расстройки периметра кольцевого лазера например, подавая необходимое напряжение на пьезокерамику при разомкнутой системе регулировки периметра, либо предварительно вычисляют зависимость частоты подставки от величины сигнала расстройки периметра резонатора, используя опубликованные теоретические и экспериментальные работы (например [3]), определяющие нормированную на максимальную частоту биений зависимость частоты биений fп от расстройки периметра и измеренные на модах с ортогональными поляризациями значения fп в максимуме, а также измеренную зависимость сигнала расстройки периметра от расстройки. При этом зависимость частоты подставки от величины расстройки периметра резонатора кольцевого лазера Ап для каждой из двух ортогонально поляризованных систем мод можно выразить в виде:That is, either the dependence of the stand frequency f p on the detuning signal of the perimeter of the resonator A p is measured, changing the signal for detuning the perimeter of the ring laser, for example, by applying the necessary voltage to the piezoceramics with the perimeter adjustment system open, or the dependence of the stand frequency on the magnitude of the detuning signal of the resonator perimeter is calculated using published theoretical and experimental works (for example [3]) that determine the frequency dependence normalized to the maximum beat frequency beats f p from the detuning of the perimeter and the values of f p measured at maximum with the orthogonal polarization modes, as well as the measured dependence of the signal of the detuning of the perimeter from the detuning. The dependence of the frequency of the stand on the detuning perimeter of the resonator of a ring laser A p for each of two orthogonally polarized mode systems can be expressed as:
fп=fп(Ап) (1)f p = f p (A p ) (1)
Поскольку формулы обработки информации данного способа для каждой из двух систем мод с ортогональными поляризациями одинаковы, в дальнейшем будут приведены формулы обработки информации только для одной моды, подразумевая, что аналогичная обработка производится и для моды с ортогональной поляризацией.Since the information processing formulas of this method are the same for each of the two mode systems with orthogonal polarizations, information processing formulas for only one mode will be given below, implying that similar processing is also performed for the mode with orthogonal polarization.
В предложенном способе при каждом очередном переключении во время измерений угловых перемещений в выбранных промежутках времени в каждой соответствующей моде с ортогональной поляризацией этого переключения измеряют зависимость величины сигнала расстройки периметра кольцевого лазера Ап от времени tIn the proposed method, at each next switching during measurements of angular displacements at selected time intervals, in each corresponding mode with orthogonal polarization of this switching, the dependence of the magnitude of the detuning signal of the ring laser perimeter A p on time t is measured
Ап=Ап(t) (2)A p = A p (t) (2)
В предложенном способе для каждого выбранного промежутка времени при каждом данном переключении при измерении угловых перемещений рассчитывают и учитывают ошибки, обусловленные изменением частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации, используя предварительно измеренную и/или вычисленную зависимость частоты подставки от величины сигнала расстройки периметра резонатора кольцевого лазера для соответствующей ортогональной моды и измеренную для этой же ортогональной моды при данном переключении зависимость сигнала расстройки периметра от времени в этом же выбранном промежутке времени данного переключения. Расчет и учет ошибок в выбранных промежутках времени каждого переключения например для Зеемановского лазерного гироскопа со знакопеременной частотной подставкой в форме меандра производят следующим образом.In the proposed method, for each selected period of time, at each given switching, when measuring angular displacements, errors caused by a change in the stand frequency due to detuning of the perimeter of the ring laser resonator when switching polarization are calculated and taken into account using the previously measured and / or calculated dependence of the stand frequency on the signal size detuning the perimeter of the resonator of a ring laser for the corresponding orthogonal mode and measured for the same orthogonal mode at In this switching, the dependence of the perimeter detuning signal on time in the same selected time interval of this switching. Calculation and accounting of errors in the selected time intervals of each switching, for example, for a Zeeman laser gyro with an alternating frequency stand in the form of a meander, is performed as follows.
Подставляя выражение (2) в выражение (1), получают зависимость изменения частоты подставки от времени для выбранных промежутков времени для данного переключения поляризаций при измерении угловых перемещений:Substituting expression (2) into expression (1), we obtain the dependence of the change in the frequency of the stand on time for the selected time intervals for a given switching of polarizations when measuring angular displacements:
fп(t)=fп(Ап(t)) (3)f p (t) = f p (A p (t)) (3)
В каждом выбранном промежутке времени при данном переключении вычисляется ошибка измерений угловых перемещений, обусловленная изменением частоты подставки Δ по формуле:In each selected time interval during this switching, the error in measuring angular displacements is calculated due to a change in the stand frequency Δ by the formula:
где t1, t2 - время начала и конца выбранного промежутка времени, fп(t) представлена функцией fп(Aп(t)). В случае если выбранный промежуток времени полностью находится во время положительного полупериода частотной подставки, ошибку Δ прибавляют к величине измеренных за этот же промежуток времени угловых перемещений. Если выбранный промежуток времени полностью находится во время отрицательного полупериода частотной подставки, ошибку Δ вычитают от величины измеренных за этот же промежуток времени угловых перемещений. Если выбранный промежуток времени находится в нескольких полупериодах, его разбивают на временные отрезки, каждый из которых полностью находится в каком-то одном (положительном или отрицательном) полупериоде частотной подставки, и обработка каждого из них производится аналогично рассмотренному случаю. Аналогично обрабатывают другие выбранные промежутки времени в том числе на ортогональной моде при этом переключении, а также при следующих переключениях.where t1, t2 is the start and end time of the selected time interval, f p (t) is represented by the function f p (A p (t)). If the selected period of time is completely during the positive half-period of the frequency stand, the error Δ is added to the value of the angular displacements measured over the same period of time. If the selected period of time is completely during the negative half-period of the frequency offset, the error Δ is subtracted from the magnitude of the angular displacements measured over the same period of time. If the selected time interval is in several half-periods, it is divided into time periods, each of which is completely in some one (positive or negative) half-period of the frequency stand, and each of them is processed similarly to the case considered. Other selected time intervals are processed in a similar manner, including on the orthogonal mode during this switching, as well as during the following switching.
Алгоритмы и формулы обработки информации предложенного способа могут различаться для различных типов лазерных гироскопов и методов обработки их информации.Algorithms and formulas for processing information of the proposed method may vary for different types of laser gyroscopes and methods for processing their information.
Таким образом, имея предварительно измеренную или вычисленную зависимость частоты подставки от сигнала расстройки периметра резонатора (Ап) и зависимость этого же параметра от времени, рассчитывают и учитывают ошибки, обусловленные изменением частоты подставки из-за расстройки периметра, в выбранных промежутках времени при данном переключении при измерении угловых перемещений. Аналогичный расчет ошибок и их учет в выбранных промежутках времени проводят при каждом переключении при измерении угловых перемещений.Thus, having previously measured or calculated the dependence of the stand frequency on the signal of the detuning of the perimeter of the resonator (A p ) and the dependence of the same parameter on time, the errors caused by the change in the frequency of the stand due to detuning of the perimeter in the selected time intervals during this switching are calculated and taken into account when measuring angular displacements. A similar calculation of errors and their accounting at selected time intervals is carried out at each switching when measuring angular displacements.
Проведем оценку уменьшения величины ошибок измерения угловых перемещений лазерным гироскопом при переключении поляризаций за счет уменьшения времени недостоверного съема информации при переключениях при применении предложенного способа для Зеемановского лазерного гироскопа со знакопеременной подставкой, создаваемой знакопеременным магнитным полем на активной среде, работающего в режиме, предложенном в прототипе данного изобретения. [2]. Время переключений поляризаций на этом приборе (при котором поступает недостоверная информация, если не использовать данное изобретение) равно ~30 мсек. Измерения и оценки показали, что применение предложенного способа, используя амплитуду сигнала вращения при выборе промежутков времени, а при остальных измерениях - сигнал расстройки периметра, позволит уменьшить область недостоверной информации при одном переключении до ~(5-10) мсек. Оценим величину уменьшения ошибки измерения угловых перемещений при одном переключении поляризации при применении предложенного способа. Как уже упоминалось, подмена информации всего времени переключения, обычно используемая в таких случаях, информацией об угловых перемещениях, полученной до начала переключения, приводит к большим ошибкам измерения угловых перемещений при больших измеряемых угловых ускорениях. При этом величина этой ошибки пропорциональна квадрату промежутка времени, на котором происходит подмена.Let us evaluate the decrease in the magnitude of errors in measuring angular displacements by a laser gyro when switching polarizations by reducing the time of incorrect information retrieval when switching using the proposed method for a Zeeman laser gyro with an alternating stand created by an alternating magnetic field on an active medium operating in the mode proposed in the prototype of this inventions. [2]. The polarization switching time on this device (at which false information is received if this invention is not used) is equal to ~ 30 ms. Measurements and estimates showed that the application of the proposed method, using the amplitude of the rotation signal when choosing time intervals, and with other measurements, the signal of the detuning of the perimeter, will reduce the area of false information with one switch to ~ (5-10) ms. Let us estimate the amount of reduction in the measurement error of angular displacements during one polarization switch when applying the proposed method. As already mentioned, the substitution of the information of the entire switching time, usually used in such cases, with information about the angular displacements obtained before the start of the switch, leads to large errors in measuring angular displacements at large measured angular accelerations. Moreover, the magnitude of this error is proportional to the square of the time interval at which the substitution occurs.
Максимальная величина ошибки измерения угловых перемещений при одном переключении поляризации при обычных для маневренного объекта угловых ускорениях ~300°/сек2 при подмене информации, полученной до начала переключения, в течение всего времени переключений 30 мсек в известном способе будет равна:The maximum value of the error of measuring angular displacements during a single polarization switch at a usual angular acceleration of ~ 300 ° / sec 2 for a maneuvering object when replacing information obtained before the start of the switch, during the entire switching time of 30 ms in the known method will be equal to:
А·t2/2=300°/сек2·(30·10-3)2/2=0,135°=486 угл.сек,A · t 2/2 = 300 ° / sec 2 × (30 × 10 -3) 2/2 = 0,135 ° = 486 arcsec,
при применении предложенного способа при использовании при измерениях сигнал расстройки периметра эта ошибка уменьшается до:when applying the proposed method when used in measurements, the signal detuning of the perimeter, this error is reduced to:
А·t2/2=300°/сек2·(10·10-3)2/2=0,015°=54 угл.секA · t 2/2 = 300 ° / sec 2 × (10 × 10 -3) 2/2 = 0,015 ° = 54 arcsec
Таким образом величина ошибки измерения угловых перемещений как при одном, так и при одинаковом числе переключении поляризации при применении предложенного способа будет существенно меньше, чем в известном способе, за счет уменьшения области недостоверной информации при переключениях поляризации.Thus, the magnitude of the error in measuring angular displacements for both the same and the same number of polarization switching when applying the proposed method will be significantly less than in the known method, due to the reduction of the region of false information during polarization switching.
Источники информацииInformation sources
1. Azarova V.V. et al., Zeeman Laser Gyroscops, Research and Technology Organisation, Optical Giros and their Application, May, 1999, (5-1) - (5-29).1. Azarova V.V. et al., Zeeman Laser Gyroscops, Research and Technology Organization, Optical Giros and their Application, May, 1999, (5-1) - (5-29).
2. Патент РФ №2408844., МПК: GO1С 19/64 - прототип.2. RF patent No. 2408844., IPC: GO1C 19/64 - prototype.
3. A.M.Хромых, А.И.Якушев. Влияние пленения резонансного излучения на эффект Зеемана в кольцевом лазере. Квантовая электроника. т. 4, №1, 1977 г., стр. 27.3. A.M. Khromykh, A.I. Yakushev. The effect of trapping resonant radiation on the Zeeman effect in a ring laser. Quantum Electronics. t. 4, No. 1, 1977, p. 27.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118008/28A RU2531028C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method to measure angular movements by laser gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118008/28A RU2531028C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method to measure angular movements by laser gyroscope |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2531028C1 true RU2531028C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53381864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013118008/28A RU2531028C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method to measure angular movements by laser gyroscope |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2531028C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581396C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-04-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of useful signal of ring laser |
| RU2746847C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-04-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for creating alternating frequency stand in zeeman laser gyroscope |
| RU2794241C1 (en) * | 2022-07-26 | 2023-04-13 | Акционерное общество "ЛАЗЕКС" | Method for control of perimeter of cavity of four-frequency laser gyroscope |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167397C2 (en) * | 1999-05-21 | 2001-05-20 | Научный центр гравитационно-волновых исследований "Дулкын" Академии наук Республики Татарстан | Laser gyroscope |
| RU2331846C2 (en) * | 2003-03-25 | 2008-08-20 | Талес | Stabilised solid laser gyroscope |
| RU2408844C1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Measurement method of angular movements with laser gyroscope |
| RU2418266C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха) | Method of measuring angular displacement with laser gyroscope |
-
2013
- 2013-04-19 RU RU2013118008/28A patent/RU2531028C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2167397C2 (en) * | 1999-05-21 | 2001-05-20 | Научный центр гравитационно-волновых исследований "Дулкын" Академии наук Республики Татарстан | Laser gyroscope |
| RU2331846C2 (en) * | 2003-03-25 | 2008-08-20 | Талес | Stabilised solid laser gyroscope |
| RU2408844C1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП "НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха") | Measurement method of angular movements with laser gyroscope |
| RU2418266C1 (en) * | 2010-01-11 | 2011-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха) | Method of measuring angular displacement with laser gyroscope |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581396C1 (en) * | 2014-12-22 | 2016-04-20 | Акционерное общество "Московский институт электромеханики и автоматики" (АО "МИЭА") | Method of increasing accuracy of useful signal of ring laser |
| RU2746847C1 (en) * | 2020-11-02 | 2021-04-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method for creating alternating frequency stand in zeeman laser gyroscope |
| RU2794241C1 (en) * | 2022-07-26 | 2023-04-13 | Акционерное общество "ЛАЗЕКС" | Method for control of perimeter of cavity of four-frequency laser gyroscope |
| RU2810720C1 (en) * | 2023-11-14 | 2023-12-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Method and device for extracting rotation information in four-frequency zeeman laser gyroscope |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2531027C1 (en) | Method to measure angular movements by laser gyroscope with sign-alternating dithering | |
| EP2952854B1 (en) | Self-calibrating nuclear magnetic resonance (nmr) gyroscope system | |
| RU2408844C1 (en) | Measurement method of angular movements with laser gyroscope | |
| EP3462202B1 (en) | Calibration of a magnetometer system | |
| US9726494B2 (en) | Atomic sensor system | |
| EP2835661A1 (en) | Probe beam frequency stabilization in an atomic sensor system | |
| EP3223030B1 (en) | Optical pump beam control in a sensor system | |
| EP3011270B1 (en) | Dynamically monitoring the instantaneous zero rotation rate voltage of interferometric fiber optic gyroscope (ifog) | |
| EP2952855B1 (en) | Optical probe beam stabilization in an atomic sensor system | |
| EP2896935A1 (en) | Systems and methods for a polarization matched resonator fiber optic gyroscope | |
| EP1314002B1 (en) | Dsp signal processing for open loop fiber optic sensors | |
| RU2531028C1 (en) | Method to measure angular movements by laser gyroscope | |
| US10837778B2 (en) | Large-dynamic-range fiber optic gyroscope | |
| RU2418266C1 (en) | Method of measuring angular displacement with laser gyroscope | |
| RU2525648C1 (en) | Method to measure angular movements by laser gyroscope | |
| RU2530481C1 (en) | Method of measuring angular displacements with laser gyroscope | |
| FR3063547A1 (en) | ISOTROPIC OPTICAL PUMP MAGNETOMETER | |
| RU2735490C1 (en) | Method of determining sensitivity coefficient of perimeter of resonator of zeeman ring laser to effect of linear accelerations | |
| US10094664B2 (en) | Apparatus and method for diminishing bias error in resonant fiber optic gyroscopes | |
| RU2581396C1 (en) | Method of increasing accuracy of useful signal of ring laser | |
| EP3985352A1 (en) | Gyroscope | |
| EP3179210B1 (en) | Systems and methods for dynamic path length control modulation | |
| JP2016014605A (en) | Electronic equipment and program |