RU2762951C1 - Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor - Google Patents
Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762951C1 RU2762951C1 RU2020138724A RU2020138724A RU2762951C1 RU 2762951 C1 RU2762951 C1 RU 2762951C1 RU 2020138724 A RU2020138724 A RU 2020138724A RU 2020138724 A RU2020138724 A RU 2020138724A RU 2762951 C1 RU2762951 C1 RU 2762951C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular velocity
- laser
- capture threshold
- velocity sensor
- static capture
- Prior art date
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
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (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 порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости, заключающийся в наложении продольного магнитного поля на активную среду лазера, что создает разность частот встречных волн в отсутствие вращательного движения, эквивалентную угловой скорости вращения датчика. Измеряя ток в соленоидах невзаимного устройства при вхождении в зону статического захвата, определяют порог статического захвата. [1].A known method of measuring the threshold of static capture in a laser sensor of angular velocity, which consists in the imposition of a longitudinal magnetic field on the active medium of the laser, which creates a frequency difference of counterpropagating waves in the absence of rotational motion, equivalent to the angular speed of rotation of the sensor. By measuring the current in the solenoids of a nonreciprocal device when entering the static capture zone, the static capture threshold is determined. [one].
Недостатками данного способа измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости являются: большая погрешность измеряемого порога захвата, вызванная неточностью определения минимального значения тока в соленоидах невзаимного устройства, при котором пропадает разность частот встречных волн и гистерезисными явлениями при входе и выходе кольцевого лазера из зоны захвата.The disadvantages of this method for measuring the static capture threshold in the laser angular velocity sensor are: a large error in the measured capture threshold caused by inaccuracy in determining the minimum current value in the solenoids of a nonreciprocal device, at which the difference in the frequencies of counterpropagating waves disappears and hysteresis phenomena at the entrance and exit of the ring laser from the capture zone ...
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости, включающий создание знакопеременной частотной подставки, выделение и обработку информации о частоте биений встречных волн, и определение масштабного коэффициента. По известным масштабным коэффициентам для различных угловых скоростей вращения получают частотную характеристику. Частотную характеристику аппроксимируют при помощи известной теоретической функции и, по одному из параметров данной функции, определяют порог статического захвата [2].The closest in technical essence to the proposed method is a method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor, including creating an alternating frequency bias, extracting and processing information about the beat frequency of counterpropagating waves, and determining the scale factor. The frequency response is obtained from known scale factors for different angular speeds of rotation. The frequency response is approximated using a known theoretical function and, according to one of the parameters of this function, the static capture threshold is determined [2].
Недостатками данного способа измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости являются: длительное время сбора данных, необходимых для корректной аппроксимации частотной характеристики, трудоемкая обработка полученных данных, либо использование специализированного программного обеспечения.The disadvantages of this method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor are: long data collection time required for correct approximation of the frequency response, laborious processing of the data obtained, or the use of specialized software.
Задачей изобретения является сокращение времени и уменьшение трудоемкости процесса измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости за счет сокращения количества требуемых для расчета данных и автоматизации процесса измерения.The objective of the invention is to reduce the time and reduce the complexity of the process of measuring the static capture threshold in the laser angular velocity sensor by reducing the amount of data required for the calculation and automating the measurement process.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости, включающем создание знакопеременной частотной подставки, выделение и обработку информации о частоте биений встречных волн, и определение масштабного коэффициента, определяют разность нелинейных искажений масштабного коэффициента и вычисляют порог статического захвата по формуле (1):The problem is solved by the fact that in the known method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor, including creating an alternating frequency bias, extracting and processing information about the beat frequency of counterpropagating waves, and determining the scale factor, the difference in the nonlinear distortion of the scale factor is determined and the static threshold is calculated. capture according to the formula (1):
где:where:
ΩL - порог статического захвата в лазерном датчике угловой скорости;Ω L is the static capture threshold in the laser angular velocity sensor;
К1 - масштабный коэффициент лазерного датчика угловой скорости при угловой скорости вращения Ω1, много большей угловой скорости вращения Ω0, совпадающей с амплитудой знакопеременной частотной подставки;K 1 is the scale factor of the laser angular velocity sensor at an angular velocity of rotation Ω 1 , much greater than the angular velocity of rotation Ω 0 , which coincides with the amplitude of the alternating frequency bias;
К2 - масштабный коэффициент лазерного датчика угловой скорости при угловой скорости вращения Ω2, меньшей угловой скорости вращения Ω0, совпадающей с амплитудой знакопеременной частотной подставки;K 2 is the scale factor of the laser angular velocity sensor at an angular velocity of rotation Ω 2 less than the angular velocity of rotation Ω 0 , which coincides with the amplitude of the alternating frequency bias;
К3 - масштабный коэффициент лазерного датчика угловой скорости при угловой скорости вращения Ω3, меньшей угловой скорости вращения Ω2;K 3 is the scale factor of the laser angular velocity sensor at an angular velocity of rotation Ω 3 less than the angular velocity of rotation Ω 2 ;
а, b, с - коэффициенты, определяемые по аппроксимации зависимости разности нелинейных искажений масштабного коэффициента от порога статического захвата (2):a, b, c - coefficients determined by approximating the dependence of the difference between the nonlinear distortions of the scale factor on the static capture threshold (2):
Данные зависимости для лазерных датчиков угловой скорости ЗЛК-20 и ЗЛК-16 [3], аппроксимированные соотношением (2), представлены на чертеже, где:These dependences for laser sensors of angular velocity ZLK-20 and ZLK-16 [3], approximated by the relation (2), are shown in the drawing, where:
- разность нелинейных искажений масштабного коэффициента; - the difference in nonlinear distortion of the scale factor;
ΩL - порог статического захвата в лазерном датчике угловой скорости.Ω L is the static capture threshold in the laser angular velocity sensor.
Как видно из этой фигуры, коэффициенты а, b, с для лазерных датчиков угловой скорости ЗЛК-20 и ЗЛК-16 [3] значительно отличаются друг от друга по типу датчика. Значения коэффициентов а, b, с приведены в таблице 1.As can be seen from this figure, the coefficients a, b, c for laser angular velocity sensors ZLK-20 and ZLK-16 [3] differ significantly from each other by the type of sensor. The values of the coefficients a, b, c are given in table 1.
Пример реализации предлагаемого способа. Лазерный датчик угловой скорости фиксируют на поворотном столе, поджигают разряд в резонаторе датчика, накладывают продольное магнитное поле на активную среду лазера (создают знакопеременную частотную подставку). Затем датчик вращают на поворотном столе с угловыми скоростями: Ω1 >> Ω0 (например, 400 град/сек), (на 1 град/сек) и (на 1 град/сек), где Ω0 - угловая скорость вращения, совпадающая с амплитудой знакопеременной частотной подставки. То есть должно соблюдаться следующее неравенство угловых скоростей (3):An example of the implementation of the proposed method. The laser angular velocity sensor is fixed on the turntable, the discharge is ignited in the sensor resonator, a longitudinal magnetic field is applied to the active medium of the laser (an alternating frequency bias is created). Then the sensor is rotated on a turntable with angular velocities: Ω 1 >> Ω 0 (for example, 400 deg / s), (by 1 degree / sec) and (by 1 degree / sec), where Ω 0 is the angular velocity of rotation, which coincides with the amplitude of the alternating frequency bias. That is, the following inequality of angular velocities must be observed (3):
В процессе вращения датчика выделяют и обрабатывают информацию о частоте биений встречных волн, измеряют масштабные коэффициенты К1, К2, К3, соответственно угловой скорости, приведенные в таблице 2.During the rotation of the sensor, information about the beat frequency of counterpropagating waves is extracted and processed, the scale factors K 1 , K 2 , K 3 are measured, respectively, of the angular velocity, given in Table 2.
Далее масштабные коэффициенты используют в расчете порога статического захвата по формуле, заявленной в способе: Для ЗЛК-20 (4):Further, the scale factors are used in calculating the static capture threshold according to the formula stated in the method: For ZLK-20 (4):
Для ЗЛК-16 (5):For ZLK-16 (5):
Данный способ измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости позволяет значительно (в 2-3 раза) сократить время измерений, уменьшить трудоемкость и автоматизировать процесс измерения порога статического захвата в лазерном датчике угловой скорости.This method of measuring the static capture threshold in the laser angular velocity sensor allows to significantly (2-3 times) reduce the measurement time, reduce the labor intensity and automate the process of measuring the static capture threshold in the laser angular velocity sensor.
Исходные данные были получены в результате обработки статистической информации, основанной на значительном количестве измерений, проведенных на серийных лазерных датчиках угловой скорости.The initial data were obtained as a result of processing statistical information based on a significant number of measurements carried out on serial laser angular velocity sensors.
Достоверность значений порога статического захвата, измеренных описанным выше способом, подтверждается испытаниями на серийных лазерных датчиках угловой скорости.The reliability of the static capture threshold values, measured by the method described above, is confirmed by tests on commercial laser angular velocity sensors.
Источники информации:Sources of information:
1. А.О. Синельников, Е.М. Ермак, А.П. Коржавый. Особенности захвата частот в лазерном гироскопе с частотной подставкой на эффекте Зеемана // Наукоемкие технологии, №10, 2012, с. 40-45.1. A.O. Sinelnikov, E.M. Ermak, A.P. Rusty. Features of frequency capture in a laser gyroscope with a frequency bias on the Zeeman effect. Science-intensive technologies, no. 10, 2012, p. 40-45.
2. С.Е. Бекетов, А.С.Бессонов, Е.А. Петрухин, И.Н. Хохлов, Н.И. Хохлов. Влияние обратного рассеяния на нелинейные искажения масштабного коэффициента лазерного гироскопа с прямоугольной подставкой // Квантовая электроника, том 49, №11, 2019, с. 1059-1067. - прототип2.S.E. Beketov, A.S. Bessonov, E.A. Petrukhin, I.N. Khokhlov, N.I. Khokhlov. The influence of backscattering on nonlinear distortions of the scale factor of a laser gyroscope with a rectangular support // Quantum electronics, vol. 49, no. 11, 2019, p. 1059-1067. - prototype
3. В.В. Азарова, Ю.Д. Голяев, И.И. Савельев. Зеемановские лазерные гироскопы // Квантовая электроника, том 45, №2, 2015, с. 171-179.3. V.V. Azarova, Yu.D. Golyaev, I.I. Saveliev. Zeeman laser gyroscopes // Quantum electronics, vol. 45, no. 2, 2015, p. 171-179.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138724A RU2762951C1 (en) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138724A RU2762951C1 (en) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762951C1 true RU2762951C1 (en) | 2021-12-24 |
Family
ID=80039316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020138724A RU2762951C1 (en) | 2020-11-26 | 2020-11-26 | Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762951C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU138509U1 (en) * | 2013-11-25 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | INSTALLATION FOR MEASURING THE STATIC CAPTURE THRESHOLD IN THE ZEMEMAN RING LASER |
RU2525648C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-08-20 | 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 |
US20170211952A1 (en) * | 2014-07-08 | 2017-07-27 | Ixblue | Optical fibre interferometric system |
RU2676392C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-28 | Александр Иванович Королев | Device for measuring the speed on the basis of sagnac fiber interferometer |
-
2020
- 2020-11-26 RU RU2020138724A patent/RU2762951C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2525648C1 (en) * | 2013-04-19 | 2014-08-20 | 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 |
RU138509U1 (en) * | 2013-11-25 | 2014-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | INSTALLATION FOR MEASURING THE STATIC CAPTURE THRESHOLD IN THE ZEMEMAN RING LASER |
US20170211952A1 (en) * | 2014-07-08 | 2017-07-27 | Ixblue | Optical fibre interferometric system |
RU2676392C1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-12-28 | Александр Иванович Королев | Device for measuring the speed on the basis of sagnac fiber interferometer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5577073A (en) | Frequency and phase-locked two-phase digital synthesizer | |
US5444641A (en) | Admittance-parameter estimator for a piezoelectric resonator in an oscillator circuit | |
CN113551660B (en) | Method for obtaining vibration mode angle of hemispherical resonance gyroscope when electrode angle has error | |
CN114777656B (en) | Optical fiber gyroscope screening ring system based on neural network, method and storage medium | |
RU2762951C1 (en) | Method for measuring the static capture threshold in a laser angular velocity sensor | |
US4310892A (en) | Method for determining imbalance in a mechanical system | |
KR102292162B1 (en) | Gyroscope filtering device and method thereof | |
US5487015A (en) | Self-oscillating driver circuit for a quartz resonator of an angular rate sensor | |
US6199020B1 (en) | External force measuring apparatus | |
US5434670A (en) | Laser gyro screening method for predicting angular random walk | |
US5004344A (en) | Apparatus and method for correcting ring laser gyroscope phase errors at turnaround | |
Stein et al. | The application of Kalman filters and ARIMA models to the study of time prediction errors of clocks for use in the Defense Communication System (DCS) | |
EP3901635A1 (en) | Rotating machine speed estimation | |
JP3510419B2 (en) | Vibration pickup calibration device | |
RU2651622C1 (en) | Method of measuring radial clearances between ends of impeller blades and stator shell of turbo-machine | |
US4875774A (en) | Apparatus and method for determining ring laser gyroscope phase at turnaround | |
RU2729944C1 (en) | Method of determining angular velocity using wave solid-state gyroscope | |
EP0137317A2 (en) | Ultrasonic wave blood flow meter | |
JPH03118423A (en) | Filtering apparatus of weight measuring signal | |
CN113987746A (en) | Hemispherical resonator gyroscope use performance improving method based on collective theory | |
RU2036433C1 (en) | Method of adjustment of gyroscope tuned dynamically | |
SU1437679A1 (en) | Electromagnetic method and apparatus for complex check of ferromagnetic articles | |
RU2163361C1 (en) | Method determining time constants of mechanical and electromechanical oscillatory systems with presence of two integrating amplifiers in measurement circuit | |
SU930273A1 (en) | Device for monitoring parameters of oscillatory systems | |
JP2000115260A (en) | Method and instrument for measuring q value |