CN117470209B - 一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 - Google Patents
一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117470209B CN117470209B CN202311788163.6A CN202311788163A CN117470209B CN 117470209 B CN117470209 B CN 117470209B CN 202311788163 A CN202311788163 A CN 202311788163A CN 117470209 B CN117470209 B CN 117470209B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- temperature
- laser gyro
- balance
- refrigerator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 49
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 37
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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
- G01C19/66—Ring laser gyrometers
- G01C19/661—Ring laser gyrometers details
- G01C19/665—Ring laser gyrometers details control of the cavity
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/1927—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors
- G05D23/193—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces
- G05D23/1931—Control of temperature characterised by the use of electric means using a plurality of sensors sensing the temperaure in different places in thermal relationship with one or more spaces to control the temperature of one space
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature
- G05D23/32—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature with provision for adjustment of the effect of the auxiliary heating device, e.g. a function of time
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置,属于惯性导航领域技术领域。本发明通过多个温度传感器和多个加热器和制冷器,对激光陀螺进行主动热平衡控制,从而降低了谐振腔内的温度梯度,提高了激光陀螺的输出精度。根据多个温度传感器测量的温度数据预测激光陀螺的腔内温度,根据腔内温度控制加热器和制冷器的功率,从而达到主动控制激光陀螺达到热平衡时间的目的。通过上述方法加快激光陀螺达到热平衡,使激光陀螺的零偏稳定,不需要进行软件补偿,提高了激光陀螺的使用方便性。
Description
技术领域
本发明涉及惯性导航技术领域,尤其涉及一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置。
背景技术
激光陀螺在工作时,在阴极和阳极之间施加高压,使得腔体内的氦氖气体产生辉光放电,激发增益介质形成粒子束,从而产生激光输出。辉光放电时会在阴极和阳极之间形成辉光放电区。辉光放电时存在大电流和高电压,会有一部分能量转换成热能,造成辉光放电区温度高于谐振腔其它部位的温度。辉光放电区温度升高会对激光陀螺的性能产生不利的影响。一方面,辉光放电区温度高于其它部位温度会加剧谐振腔内部工作气体的热对流效应,从而给环形激光器的输出信号带来零偏误差。另一方面,辉光放电区在谐振腔内产生的局部热源,延缓谐振腔的热平衡,带来较强的热弛豫效应,从而在激光陀螺引起趋势项误差。中国专利申请CN200910062919.2公开了一种激光陀螺温度补偿控制装置及用途,该装置通过在激光陀螺腔体上放置温度传感器和温控器件,自适应温度控制电路根据温度传感器反馈的实际温度和设定温度之差控制半导体温控器,进而改变激光陀螺腔体内的温度。控温最终目的应当是在无外部热源的情况下,激光陀螺温度趋于平衡。激光陀螺各点温度状况复杂,该专利申请没有解决如何保证控温过程的激光陀螺稳定工作。有必要提出一种有效加快热平衡的方法,避免各点温度差异导致测量误差增大。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷,本发明提出了一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置。本发明的激光陀螺的热平衡控制方法通过温度传感器测量激光陀螺腔体外的温度,进而确定加热器和制冷器的功率,加快激光陀螺的热平衡,同时根据温度的弛豫效应,提前调整加热器和制冷器的工作状态,避免加热或制冷操作反向拉大温差。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种激光陀螺的热平衡控制方法,包括以下步骤:
步骤1:激光陀螺具有激光激发组件和光路组件,激光激发组件具有阴极和两组阳极,在激光陀螺的应力孔安装温度传感器,光路组件具有谐振腔,将所述谐振腔划分为多个网格单元;
步骤2:引燃变压器向阴极提供测试电压,测试电压在阴极与两个阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态;
步骤3:若激光陀螺的最大温差小于等于基准平衡阈值,激光陀螺进入热平衡状态,温度传感器采集第一温度数据,根据第一温度数据生成平衡温度矩阵;
步骤4:所述阳极将谐振腔的网格单元分割为激发区和折射区,在激发区设置制冷器,在折射区设置加热器;
步骤5:引燃变压器向阴极提供激励电压,激励电压在阴极与两组阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态;
步骤6:在每一采样周期,温度传感器采集第二温度数据,根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的第一工作参数,再根据第一工作参数和平衡温度矩阵确定制冷器的第二工作参数;
步骤7:基于第一工作参数、第二工作参数和激励电压生成弛豫温差,根据弛豫温差生成修正平衡阈值,重新采集多个第二温度数据,若激光陀螺的最大温差小于等于修正平衡阈值,则进入步骤8,否则返回至步骤5;
步骤8:激光陀螺进入热平衡状态,关闭加热器和制冷器。
在本发明中,在步骤1中,在相邻的四组网格单元设置至少一个应力孔,根据应力孔所在的网格单元给温度传感器赋予身份标识。
在本发明中,在步骤3中,平衡温度矩阵,Tij为第i行第j列网格单元的热平衡温度,I和J分别表示网格单元的总行数和总列数。
在本发明中,在步骤4中,所述加热器由多组加热片组成,在至少一个网格单元内安装加热片,所述制冷器由多组制冷片组成,在至少一个网格单元内安装制冷片。
在本发明中,在步骤5中,第一激光经谐振腔、第一球面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,第二激光经谐振腔、第二球面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,信号分析器测量第一激光与第二激光的光强信号,根据光强信号调整激励电压。
在本发明中,在步骤6中,所述第一工作参数由每一加热片的加热功率组成,所述第一工作参数P={P1, P2,…,Pm},m为加热片的个数,第m个加热片的加热功率Pm=ΔT1×ΔT2/(Tmem)×K1×P0,ΔT1和ΔT2分别为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第一温差和第二温差,Tm为第m个加热片所在网格单元的热平衡温度,em为第m个加热片所在网格单元的第二温度数据,K1为加热器的增益系数,P0为加热器的额定功率。
在本发明中,在步骤6中,所述第二工作参数由每一制冷片的制冷功率组成,所述第二工作参数Q={Q1, Q2,…,Qn},n为制冷片的个数,第n个制冷片的制冷功率。ΔT3为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第三温差,fn为第n个制冷片所在网格单元的第二温度数据,K2为制冷器的增益系数,Q0为制冷器的额定功率,Ps为第s个加热片的加热功率。
在本发明中,在步骤7中,弛豫温差,Qz为第z个制冷片的制冷功率,U为激励电压,I为激励电流,Δt为采样周期,C为激光陀螺的比热容,M为激光陀螺的质量。
在本发明中,在步骤7中,修正平衡阈值Y=X+ε,ε为基准平衡阈值。
一种根据所述激光陀螺的热平衡控制方法的热平衡控制装置,包括:激光激发组件、激光采集组件、光路组件、温度传感器、制冷器、加热器以及控制器,
激光激发组件用于生成第一激光和第二激光;
激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器,信号分析器用于测量第一激光与第二激光的光强信号;
光路组件包含谐振腔,第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜;
温度传感器用于采集激光陀螺的第一温度数据和第二温度数据;
加热器用于加热激光陀螺的至少一个网格单元;
制冷器用于冷却激光陀螺的至少一个网格单元;
所述控制器用于根据第一温度数据和第二温度数据控制加热器和制冷器的开启和关闭。
实施本发明的这种激光陀螺的热平衡控制方法及装置,具有以下有益效果:本发明通过多个温度传感器、加热器和制冷器,对激光陀螺进行主动热平衡控制,从而降低了谐振腔内的温度梯度,提高了激光陀螺的输出精度。根据多个温度传感器测量的温度数据预测激光陀螺的腔内温度,根据腔内温度控制加热器和制冷器的功率,从而主动控制激光陀螺,缩短达到热平衡的时间。同时根据温度的弛豫效应,提前调整加热器和制冷器的工作状态,避免温差进一步拉大。通过上述方法加快激光陀螺达到热平衡,使激光陀螺的零偏稳定,不需要进行软件补偿,提高了激光陀螺的使用方便性。
附图说明
图1为激光陀螺的辉光放电示意图;
图2为本发明激光陀螺的结构图;
图3为本发明激光陀螺的热平衡控制方法的流程图;
图4为本发明激光陀螺网格化的示意图;
图5为本发明激光陀螺安装温度传感器的示意图;
图6为本发明激光陀螺的各坐标点最大温差变化曲线图;
图7为本发明激光陀螺的其中一个坐标点的温度变化曲线图;
图8为本发明的制冷器的安装示意图;
图9为本发明的加热器的安装示意图;
图10为本发明的制冷片的结构图;
图11为本发明激光陀螺的热平衡控制装置的***框图。
附图中各附图标记:101应力孔、102稳频通道、103第一真空通道、104阳极、105气体通道、106阴极、107第二真空通道、108辉光放电区、201网格单元、202制冷片开关、203制冷片、204半导体、205吸热铜片、206加热片开关。
具体实施方式
为更清楚地理解本申请的目的、技术方案和优点,下面结合附图和实施例,对本申请进行了描述和说明。
激光陀螺是发热器件,本身达到热平衡需几个小时,再加上环境温度等条件的变化,温度场更加复杂难以平衡,温度场的变化引起气流场的变化,导致激光陀螺阴阳两级放电电流不平衡,加剧了朗缪尔流效应,产生零偏的温度漂移。如图1所示,激光粗线部分为辉光放电区108,阴阳两级因电压放热,导致辉光放电区108温度剧烈升高。如图2所示,激光陀螺包括:多个应力孔101、稳频通道102、第一真空通道103、两组阳极104、气体通道105、阴极106、第二真空通道107,辉光放电区108由部分第一真空通道103、部分第二真空通道107和气体通道105组成。为了保持零偏稳定,本发明通过加热器和制冷器加快激光陀螺达到热平衡。
实施例一
如图3至图10所示本发明的一种激光陀螺的热平衡控制方法,包括以下步骤。
步骤1:激光陀螺具有激光激发组件和光路组件,激光激发组件具有阴极和两组阳极,在激光陀螺的应力孔安装温度传感器,光路组件具有谐振腔,将所述谐振腔划分为多个网格单元。在相邻的四组网格单元设置至少一个应力孔,根据应力孔所在的网格单元给温度传感器赋予身份标识。温度传感器所在的网格单元的位置即身份标识。如图4所示,本实施例中,将所述谐振腔划分为 7行7列,总共49个网格单元201。如图5所示,多个温度传感器用于测量不同部位处的温度,分布在腔体表面不同的应力孔101内,温度传感器总共安装了12个,身份标识为:(i,j),i表示网格单元的行数,j表示网格单元的列数。
步骤2:引燃变压器向阴极提供测试电压,测试电压在阴极与两个阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态。热失衡状态表明激光陀螺谐振腔内各部位温度相差较大,即温度传感器的数据相差较大。激光陀螺启动并开始工作后,阴极与两个阳极之间因测试电压会产生大量热量,导致温度迅速升高,进入热失衡状态。
步骤3:若激光陀螺的最大温差小于等于基准平衡阈值,激光陀螺进入热平衡状态,温度传感器采集第一温度数据,根据第一温度数据生成平衡温度矩阵。在本实施例中,温度传感器有12个,则第一温度数据H1={t1,t2,…,td},d=12,激光陀螺的最大温差△Tmax=Fmax-Fmin,Fmax为温度传感器中的最大值,Fmin为温度传感器中的最小值,设置基准平衡阈值ε=2℃。当最大温差小于等于基准平衡阈值,激光陀螺进入热平衡状态。如图6所示,激光陀螺的各坐标点的最大温差随时间的增大先升高再降低,当达到热平衡点时,激光陀螺的最大温差△Tmax保持不变且不等于0。
如图7所示,激光陀螺的其中一个坐标点的温度随时间的增大而增大,当达到热平衡点时,温度稳定,此时的温度即为热平衡温度。平衡温度矩阵,Tij为第i行第j列网格单元的热平衡温度,i和j分别为网格单元的行数和列数,I和J分别表示网格单元的总行数和总列数。在本实施例中,温度传感器的身份标识为一维数组,温度平衡矩阵为二维矩阵。为了换算方便可以将温度传感器按照所在位置转化为二维矩阵。例如温度平衡矩阵为7×7矩阵,I=7,J=7。温度传感器有12组,温度传感器对应于温度平衡矩阵的所在位置依次为:{(1,2),(1,6),(2,1),(2,4),(2,7),(4,2),(4,6),(6,1),(6,4),(6,7),(7,2),(7,6)},相应的第一温度数据H1={t1,t2,…,t12},则温度平衡矩阵中T12=t1,T16=t2,…,T76=t12。温度平衡矩阵中无法直接通过温度传感器测量的网格单元通过与其距离最近的一个或者多个网格单元的热平衡温度计算,例如T44=(T24+T42+T64+T46)/4,其余网格单元依此类推,最终填满7×7的温度平衡矩阵。
步骤4:所述阳极将谐振腔的网格单元分割为激发区和折射区,在激发区设置制冷器,在折射区设置加热器。所述激发区为辉光放电区,辉光放电区发热导致激光陀螺温度升高,因此在激发区放置制冷器,相应地在激光陀螺的折射区放置加热器。所述加热器由多组加热片组成,在至少一个网格单元内安装加热片,所述制冷器由多组制冷片组成,在至少一个网格单元内安装制冷片。如图8所示,激发区的制冷器有13组制冷片203,13组制冷片203所在网格单元201为{(4,1),(4,7),(5,1),(5,7),(6,1),(6,7), (7,1),(7,2),(7,3),(7,4),(7,5),(7,6),(7,7)},每个制冷片203通过制冷片开关202分别进行控制,功率各不同。如图9所示,折射区的加热器有11组加热片,11组加热片所在网格单元为{(1,1),(1,2),(1,3),(1,4),(1,5),(1,6),(1,7),(2,1),(2,7),(3,1),(3,7)},每个加热片通过加热片开关206分别进行控制,功率不同。如图10所示,制冷片203一面与对应的网格单元201相贴,另一面与半导体204相连接,半导体204与吸热铜片205相连接。当有直流电流流入半导体204时,半导体204的两面就会一面吸热另一面发热。利用这个原理,半导体204与吸热铜片205相连接的那一面发热,与制冷片203相贴的那一面吸热,达到制冷片的制冷效果。
步骤5:引燃变压器向阴极提供激励电压,激励电压在阴极与两组阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态。在本实施例中第一激光经谐振腔、第一球面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,第二激光经谐振腔、第二球面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,信号分析器测量第一激光与第二激光的光强信号,可以根据光强信号调整激励电压。
步骤6:在每一采样周期,温度传感器采集第二温度数据,根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的第一工作参数,再根据第一工作参数和平衡温度矩阵确定制冷器的第二工作参数。所述第一工作参数由每一加热片的加热功率组成。第二工作参数由每一制冷片的制冷功率组成。通过加热功率和制冷功率可以控制热平衡的速度,加热功率和制冷功率的优选调整方法可以参照实施例二所述。
步骤7:基于第一工作参数、第二工作参数和激励电压生成弛豫温差,根据弛豫温差生成修正平衡阈值,重新采集多个第二温度数据,若激光陀螺的最大温差小于等于修正平衡阈值,则进入步骤8,否则返回至步骤5。弛豫温差,Ps为第s个加热片的加热功率,Qz为第z个制冷片的制冷功率,ΔT1和ΔT2分别为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第一温差和第二温差,U为激励电压,I为激励电流,Δt为采样周期,C为激光陀螺的比热容,M为激光陀螺的质量。修正平衡阈值Y=X+ε,ε为基准平衡阈值。激光陀螺的最大温差△Tmax=Fmax-Fmin,Fmax为温度传感器中的最大值,Fmin为温度传感器中的最小值。
步骤8:激光陀螺进入热平衡状态,关闭加热器和制冷器。因温度的弛豫现象,到达下一采样周期前,加热器和制冷器可能超额工作,导致温差反向增大,引起温度场震荡。因此需要调整确定热平衡状态的阈值,即根据加热器和制冷器的工作状态调整修正平衡阈值。若激光陀螺的最大温差小于等于修正平衡阈值,提前关闭加热器和制冷器。
实施例二
本实施例进一步公开了计算第一工作参数和第二工作参数的方法。
所述第二温度数据H2={c1,c2,…,cd},所述第一工作参数P={P1, P2,…,Pm},m为加热片的个数,第m个加热片的加热功率Pm=ΔT1×ΔT2/(Tmem)×K1×P0,ΔT1和ΔT2分别为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第一温差和第二温差,Tm为第m个加热片所在网格单元的热平衡温度,em为第m个加热片所在网格单元的第二温度数据,K1为加热器的增益系数,P0为加热器的额定功率。若第m个加热片所在的网格单元没有温度传感器,则选取与第m个加热片距离最近的一个或者多个网格单元的第二温度数据的平均值,具体参照温度平衡矩阵中无法直接通过温度传感器测量的网格单元的热平衡温度计算方法。ΔT1=Tm-em,ΔT2=cmax-em,cmax为第二温度数据中的最大值。
所述第二工作参数Q={Q1, Q2,…,Qn},n为制冷片的个数,第n个制冷片的制冷功率。ΔT3为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第三温差,fn为第n个制冷片所在网格单元的第二温度数据,K2为制冷器的增益系数,Q0为制冷器的额定功率,Ps为第s个加热片的加热功率。若第n个制冷片所在网格单元没有温度传感器,则选取与第n个制冷片距离最近的一个或者多个网格单元的第二温度数据的平均值,具体参照温度平衡矩阵中无法直接通过温度传感器测量的网格单元的热平衡温度计算方法。ΔT3=fn-Rn,其中,Rn为第n个制冷片所在网格单元的热平衡温度。
实施例三
如图11所示,本实施例公开了根据所述激光陀螺的热平衡控制方法的热平衡控制装置,包括:激光激发组件、激光采集组件、光路组件、温度传感器、制冷器、加热器、控制器。所述激光激发组件、激光采集组件、温度传感器分别与控制器连接,控制器分别与加热器与制冷器连接。激光激发组件用于生成第一激光和第二激光,激光激发组件包含阴极、两组阳极、引燃变压器,引燃变压器用于向阴极提供激励电压。激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器,信号分析器用于测量第一激光与第二激光的光强信号。光路组件包含谐振腔,第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜。温度传感器用于采集激光陀的第一温度数据和第二温度数据。加热器用于加热激光陀螺的至少一个网格单元。制冷器用于冷却激光陀螺的至少一个网格单元。所述控制器用于根据第一温度数据和第二温度数据控制加热器和制冷器的开启和关闭。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改,等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种激光陀螺的热平衡控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:激光陀螺具有激光激发组件和光路组件,激光激发组件具有阴极和两组阳极,在激光陀螺的应力孔安装温度传感器,光路组件具有谐振腔,将所述谐振腔划分为多个网格单元;
步骤2:引燃变压器向阴极提供测试电压,测试电压在阴极与两个阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态;
步骤3:若激光陀螺的最大温差小于等于基准平衡阈值,激光陀螺进入热平衡状态,温度传感器采集第一温度数据,根据第一温度数据生成平衡温度矩阵;
步骤4:所述阳极将谐振腔的网格单元分割为激发区和折射区,在激发区设置制冷器,在折射区设置加热器;
步骤5:引燃变压器向阴极提供激励电压,激励电压在阴极与两组阳极之间分别生成第一激光和第二激光,激光陀螺进入热失衡状态;
步骤6:在每一采样周期,温度传感器采集第二温度数据,根据平衡温度矩阵和第二温度数据确定加热器的第一工作参数,再根据第一工作参数和平衡温度矩阵确定制冷器的第二工作参数;
步骤7:基于第一工作参数、第二工作参数和激励电压生成弛豫温差,根据弛豫温差生成修正平衡阈值,重新采集多个第二温度数据,若激光陀螺的最大温差小于等于修正平衡阈值,则进入步骤8,否则返回至步骤5;
步骤8:激光陀螺进入热平衡状态,关闭加热器和制冷器,其中,
在步骤3中,平衡温度矩阵,Tij为第i行第j列网格单元的热平衡温度,I和J分别表示网格单元的总行数和总列数,
在步骤4中,所述加热器由多组加热片组成,在至少一个网格单元内安装加热片,所述制冷器由多组制冷片组成,在至少一个网格单元内安装制冷片,
在步骤6中,所述第一工作参数由每一加热片的加热功率组成,所述第一工作参数P={P1, P2,…,Pm},m为加热片的个数,第m个加热片的加热功率Pm=ΔT1×ΔT2/(Tmem)×K1×P0,ΔT1和ΔT2分别为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第一温差和第二温差,Tm为第m个加热片所在网格单元的热平衡温度,em为第m个加热片所在网格单元的第二温度数据,K1为加热器的增益系数,P0为加热器的额定功率,
所述第二工作参数由每一制冷片的制冷功率组成,所述第二工作参数Q={Q1, Q2,…,Qn},n为制冷片的个数,第n个制冷片的制冷功率,ΔT3为基于第二温度数据和平衡温度矩阵确定的第三温差,fn为第n个制冷片所在网格单元的第二温度数据,K2为制冷器的增益系数,Q0为制冷器的额定功率,Ps为第s个加热片的加热功率,
在步骤7中,弛豫温差,Qz为第z个制冷片的制冷功率,U为激励电压,I为激励电流,Δt为采样周期,C为激光陀螺的比热容,M为激光陀螺的质量。
2.根据权利要求1所述的激光陀螺的热平衡控制方法,其特征在于,在步骤1中,在相邻的四组网格单元设置至少一个应力孔,根据应力孔所在的网格单元给温度传感器赋予身份标识。
3.根据权利要求1所述的激光陀螺的热平衡控制方法,其特征在于,在步骤5中,第一激光经谐振腔、第一球面反射镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,第二激光经谐振腔、第二球面反射镜、第二平面反射镜到达合光棱镜,信号分析器测量第一激光与第二激光的光强信号,根据光强信号调整激励电压。
4.根据权利要求1所述的激光陀螺的热平衡控制方法,其特征在于,在步骤7中,修正平衡阈值Y=X+ε,ε为基准平衡阈值。
5.一种根据权利要求1所述的激光陀螺的热平衡控制方法的热平衡控制装置,其特征在于,包括:激光激发组件、激光采集组件、光路组件、温度传感器、制冷器、加热器以及控制器,
激光激发组件用于生成第一激光和第二激光;
激光采集组件包含合光棱镜、信号分析器,信号分析器用于测量第一激光与第二激光的光强信号;
光路组件包含谐振腔,第一激光和第二激光经过谐振腔到达合光棱镜;
温度传感器用于采集激光陀螺的第一温度数据和第二温度数据;
加热器用于加热激光陀螺的至少一个网格单元;
制冷器用于冷却激光陀螺的至少一个网格单元;
所述控制器用于根据第一温度数据和第二温度数据控制加热器和制冷器的开启和关闭。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311788163.6A CN117470209B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311788163.6A CN117470209B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117470209A CN117470209A (zh) | 2024-01-30 |
CN117470209B true CN117470209B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=89627715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311788163.6A Active CN117470209B (zh) | 2023-12-25 | 2023-12-25 | 一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117470209B (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000001046A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Honeywell Inc. | Light source control device |
CN101615757A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 基于热电致冷器的双纵模激光器复合稳频方法与装置 |
RU2381454C1 (ru) * | 2008-11-11 | 2010-02-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ термостабилизации гироплатформы в проточном термостате |
CN101701825A (zh) * | 2009-09-28 | 2010-05-05 | 龙兴武 | 高精度激光陀螺单轴旋转惯性导航*** |
CN102393210A (zh) * | 2011-08-23 | 2012-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种激光陀螺惯性测量单元的温度标定方法 |
CN102507146A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-06-20 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法 |
CN102914298A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-02-06 | 北京航空航天大学 | 一种富勒烯分子陀螺 |
CN203812115U (zh) * | 2014-04-28 | 2014-09-03 | 上海融军科技有限公司 | 一种激光陀螺的绝热控温装置 |
RU2591287C1 (ru) * | 2015-06-05 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения момента дифферента поплавковой гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа |
CN116182824A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-05-30 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种光纤陀螺光源低功耗控制方法及装置 |
CN116643600A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-25 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 基于动态指令算法的惯导温度控制方法及*** |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009036066A1 (de) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | Optoelektronischer Detektor und Betriebsverfahren für einen solchen |
-
2023
- 2023-12-25 CN CN202311788163.6A patent/CN117470209B/zh active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000001046A1 (en) * | 1998-06-30 | 2000-01-06 | Honeywell Inc. | Light source control device |
RU2381454C1 (ru) * | 2008-11-11 | 2010-02-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ термостабилизации гироплатформы в проточном термостате |
CN101615757A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 基于热电致冷器的双纵模激光器复合稳频方法与装置 |
CN101701825A (zh) * | 2009-09-28 | 2010-05-05 | 龙兴武 | 高精度激光陀螺单轴旋转惯性导航*** |
CN102393210A (zh) * | 2011-08-23 | 2012-03-28 | 北京航空航天大学 | 一种激光陀螺惯性测量单元的温度标定方法 |
CN102507146A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-06-20 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种高低温下反射镜参数的测试装置和测试方法 |
CN102914298A (zh) * | 2012-10-18 | 2013-02-06 | 北京航空航天大学 | 一种富勒烯分子陀螺 |
CN203812115U (zh) * | 2014-04-28 | 2014-09-03 | 上海融军科技有限公司 | 一种激光陀螺的绝热控温装置 |
RU2591287C1 (ru) * | 2015-06-05 | 2016-07-20 | Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Способ определения момента дифферента поплавковой гирокамеры двухстепенного поплавкового гироскопа |
CN116182824A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-05-30 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种光纤陀螺光源低功耗控制方法及装置 |
CN116643600A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-25 | 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所 | 基于动态指令算法的惯导温度控制方法及*** |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Problems of mathematical simulation of thermostating system of well equipment;Belyanin等;《11th International Scientific and Practical Conference of Students, Post-graduates and Young Scientists. Modern Techniques and Technologies, MTT 2005》;20070101;全文 * |
Study on Long-term Stability of the Ring Laser Gyro’s Scale Factor;Hao Liang等;《 2022 5th International Conference on Electronics and Electrical Engineering Technology (EEET)》;20230501;全文 * |
光纤陀螺用SLD的光功率自动控制的实验研究;王立辉, 李绪友, 杨兴光;光学仪器;20031230(第06期);全文 * |
超辐射激光二极管温度控制模块的研究;赵毅强;郑炜;孙权;赵建中;;仪器仪表学报;20061028(第10期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117470209A (zh) | 2024-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5350899A (en) | Semiconductor wafer temperature determination by optical measurement of wafer expansion in processing apparatus chamber | |
US7940064B2 (en) | Method and apparatus for wafer level burn-in | |
KR101648082B1 (ko) | 화학 증착 챔버 내부의 베이스 가열 제어 장치 및 방법 | |
US6049077A (en) | Time-of-flight mass spectrometer with constant flight path length | |
JP4860479B2 (ja) | バッテリ温度制御装置およびバッテリ温度制御方法 | |
US20060118724A1 (en) | Infrared gas analyzer and infrared gas analysis method | |
CN101919237A (zh) | 热像相机 | |
EP3264517A1 (en) | Storage battery control device | |
CN113257451B (zh) | 一种稳定双光束光阱中被捕获微球位置的方法 | |
CN117470209B (zh) | 一种激光陀螺的热平衡控制方法及装置 | |
CN103234998B (zh) | 高热流密度太阳能全谱辐射加热装置 | |
JP2013516644A (ja) | 形状安定化ミラーモジュールおよび反射素子の安定化方法 | |
US20230273596A1 (en) | Control System For Adaptive Control Of A Thermal Processing System | |
CN109085201B (zh) | 一种超低湿露点仪及其温度控制方法 | |
JP2000036327A (ja) | バッテリ冷却ファン制御装置 | |
JP2016053863A (ja) | 温度調節装置 | |
EP3617728A1 (en) | Nmr probe system and method of using nmr probe system | |
CN109724539B (zh) | 一种应变式角度传感器温漂零位补偿方法 | |
JPH0636997A (ja) | 電子線描画装置 | |
SU1111695A3 (ru) | Устройство дл дифференциально-термического анализа | |
CN115528524A (zh) | 一种军用激光器谐振腔准直调整控制装置 | |
CN208860779U (zh) | 一种超低湿露点仪 | |
CN102684058A (zh) | 双频激光器稳频装置及其控制方法 | |
KR101846674B1 (ko) | 연료전지 공기 공급 시스템 및 그 제어방법 | |
CN215987057U (zh) | 一种被动式真空控温*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |