RU2724242C1 - System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope - Google Patents
System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope Download PDFInfo
- Publication number
- RU2724242C1 RU2724242C1 RU2020101659A RU2020101659A RU2724242C1 RU 2724242 C1 RU2724242 C1 RU 2724242C1 RU 2020101659 A RU2020101659 A RU 2020101659A RU 2020101659 A RU2020101659 A RU 2020101659A RU 2724242 C1 RU2724242 C1 RU 2724242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- mirror
- perimeter
- difference
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/02—Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гироскопам и измерительной технике и может быть использовано для регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа (ЗЛГ).The invention relates to gyroscopes and measuring equipment and can be used to adjust the perimeter of a Zeeman laser gyroscope (ZLG).
Известно устройство [RU 2270454, С2, G01R 25/00, G01R 27/28, 22.02.2006], содержащее два двухканальных мультиплексора, выходы которых подключены к входам измерителя временных сдвигов, выход измерителя временных сдвигов подключен к входу блока вычисления оценки разности группового времени запаздывания, входы одного из мультиплексоров подключаются к входам исследуемого усилителя, а входы другого мультиплексора - к выходам усилителя, при этом разность группового времени запаздывания сигналов, поступающих с выходов тестируемого усилителя, измеряется путем поочередного измерения запаздывания, возникающего в каждом из каналов усилителя.A device is known [RU 2270454, C2, G01R 25/00, G01R 27/28, 02.22.2006], comprising two two-channel multiplexers, the outputs of which are connected to the inputs of the time shift meter, the output of the time shift meter is connected to the input of the group time difference estimation calculation unit delays, the inputs of one of the multiplexers are connected to the inputs of the studied amplifier, and the inputs of the other multiplexer are connected to the outputs of the amplifier, while the difference in the group delay time of the signals coming from the outputs of the tested amplifier is measured by measuring the delay arising in each channel of the amplifier one by one.
Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности.The disadvantage of this device is the relatively narrow functionality.
Известно также устройство [RU 136586, U1, G01R 29/02, H01S 3/083, 10.01.2014], содержащее первый делитель напряжения, коробку соединительную, первый и второй входы которой соединены с первым и вторым выходами датчика лазерных гироскопов, а группа входов соединена с группой выходов первого делителя напряжения, второй делитель напряжения, группа входов которого соединена с группой входов датчика лазерных гироскопов и с группой выходов коробки соединительной, выход которой соединен с входом второго делителя напряжения, а также осциллограф, первый вход которого соединен с выходом первого делителя напряжения, а второй и третий входы соединены с первым и вторым выходами второго делителя напряжения соответственно.A device is also known [RU 136586, U1, G01R 29/02,
Недостатком этого устройства также является относительно узкие функциональные возможности.The disadvantage of this device is also the relatively narrow functionality.
Кроме указанных выше, известна система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа [Система регулировки периметра для зеемановского кольцевого лазера с настройкой на продольную моду с заданной четностью. Электронная техника. Лазерная техника и оптоэлектроника. Вып. 1(57), 1991, стр. 68], включающая фотоприемник излучения кольцевого лазера, вход которого является входом излучения кольцевого лазера, оснащенного пьезоприводом и содержащего блок частотной подставки, вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а выход соединен с невзаимным устройством кольцевого лазера, включенным в его резонатор, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом фотоприемника излучения кольцевого лазера, а второй вход является входом сигнала знакопеременной подставки, интегратор со сбросом, вход которого соединен с выходом синхронного детектора, и усилитель, первый вход которого соединен с выходом интегратора со сбросом, а выход соединен с пьезоприводом кольцевого лазера.In addition to the above, a perimeter adjustment system for a Zeeman laser gyro is known [a perimeter adjustment system for a Zeeman ring laser with tuning to a longitudinal mode with a given parity. Electronic equipment. Laser technology and optoelectronics. Vol. 1 (57), 1991, p. 68], including a ring laser radiation photodetector, the input of which is a ring laser radiation input equipped with a piezo drive and containing a frequency stand unit, the input of which is an alternating stand signal input, and the output is connected to a nonreciprocal ring laser device included in its resonator, a synchronous detector, the first input of which is connected to the output of a ring laser radiation photodetector, and the second input is an input of an alternating stand signal, an integrator with a reset, whose input is connected to the output of a synchronous detector, and an amplifier, the first input of which is connected to the output an integrator with a reset, and the output is connected to a piezodrive of a ring laser.
Эта система является замкнутой системой регулирования, использующая в качестве сигнала рассогласования сигнал интенсивности излучения в одном луче кольцевого лазера, а в качестве регулирующего элемента пьезоэлектрический привод кольцевого лазера.This system is a closed-loop control system that uses a radiation intensity signal in one beam of a ring laser as a mismatch signal, and a piezoelectric ring laser drive as a control element.
Недостатком этой системы является относительно низкая точность, вызванная возникновением разности интенсивностей встречных волн, причиной которой, в частности, является анизотропия круговой поляризации встречных волн и неравенство коэффициента рассеяния встречных волн в резонаторе.The disadvantage of this system is the relatively low accuracy caused by the difference in the intensities of the counterpropagating waves, the cause of which, in particular, is the anisotropy of the circular polarization of the counterpropagating waves and the inequality of the scattering coefficient of the counterpropagating waves in the resonator.
Наиболее близким по технической сущности к предложенной является система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа [RU 2589756, C1, G01R 29/02, H01S 3/083, 10.07.2016], включающая фотоприемник излучения кольцевого лазера, вход которого является входом излучения кольцевого лазера, оснащенного пьезоприводом и содержащего блок частотной подставки, вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а выход соединен с невзаимным устройством кольцевого лазера, включенным в его резонатор, первый синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом фотоприемника излучения кольцевого лазера, а второй вход является входом сигнала знакопеременной подставки, интегратор со сбросом, вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, и усилитель, первый вход которого соединен с выходом интегратора со сбросом, а выход соединен с пьезоприводом кольцевого лазера, второй синхронный детектор, первый вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, а второй вход соединен с выходом усилителя, интегратор, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора, и синхронный модулятор, первый вход которого является входом сигнала знакопеременной подставки, второй вход соединен с выходом интегратора, а выход соединен со вторым входом усилителя.The closest in technical essence to the proposed one is a system for adjusting the perimeter of a Zeeman laser gyroscope [RU 2589756, C1, G01R 29/02, H01S 3/083, 07/10/2016], including a photodetector of radiation from a ring laser, the input of which is an input of radiation from a ring laser equipped with a piezo drive and containing a frequency stand unit, the input of which is an input of an alternating stand signal, and the output is connected to a non-reciprocal ring laser device included in its resonator, the first synchronous detector, the first input of which is connected to the output of the ring laser radiation photodetector, and the second input is the signal input an alternating stand, an integrator with a reset, the input of which is connected to the output of the first synchronous detector, and an amplifier, the first input of which is connected to the output of the integrator with a reset, and the output is connected to a piezoelectric drive of a ring laser, a second synchronous detector, the first input of which is an input of an alternating subs brand, and the second input is connected to the output of the amplifier, an integrator whose input is connected to the output of the second synchronous detector, and a synchronous modulator, the first input of which is the input of the alternating stand signal, the second input is connected to the integrator output, and the output is connected to the second input of the amplifier.
Эта система хорошо работает для ЗЛГ с одноизотопной по неону активной средой, поскольку рабочая точка совпадает с максимумом частотной подставки и тем самым обеспечивается минимальная вибрационная ошибка ΔΩв, зависящая от величины статической расстройки Δλ0 [Особенности работы системы регулировки периметра резонатора и вибрационная ошибка зеемановского лазерного гироскопа на 50% смеси изотопов неона. «Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана», сер. Приборостроение, №6, 2018, с. 75-86]:This system works well for ZLG with monoisotopic for neon active medium, since the operating point coincides with the maximum frequency coasters and thus providing minimal vibrational error ΔΩ in that depends on the magnitude of the static detuning Δλ 0 [Features of the cavity perimeter adjustment and vibration error Zeeman laser a gyroscope for a 50% mixture of neon isotopes. "Bulletin of MSTU. N.E. Bauman ", ser. Instrument Engineering, No. 6, 2018, p. 75-86]:
где Т - период коммутации подставки, ν - частота вибрации, ΔL - амплитуда вибрационного изменения периметра резонатора, fo - амплитуда частотной подставки при ΔL=0, χ - константа, зависящая от амплитуды частотной подставки, усиления активной среды, уровня потерь в резонаторе, ϕ0 - разность фаз между механической вибрацией и знакопеременным током блока частотной подставки (БЧП).where T is the switching period of the stand, ν is the vibration frequency, ΔL is the amplitude of the vibrational change in the perimeter of the resonator, f o is the amplitude of the frequency stand at ΔL = 0, χ is a constant depending on the amplitude of the frequency stand, gain of the active medium, and the level of losses in the resonator, ϕ 0 is the phase difference between the mechanical vibration and the alternating current of the frequency stand unit (CP).
Однако, для ЗЛГ с двухизотопной по неону активной средой, минимумы Апер и частотной подставки f от относительной расстройки периметра резонатора ЗЛГ Δλп не совпадают: (статья та же) и Δλ0 оказывается не равным нулю, что существенно, до 5 раз, увеличивает вибрационную ошибку.However, for a ZLG with a two-isotopic neon active medium, the minima of A per and the frequency substitution f of the relative detuning of the perimeter of the ZLG resonator Δλ p do not coincide: (the same article) and Δλ 0 is not equal to zero, which significantly increases by 5 times, vibration error.
Задачей, которая решается в предложенном изобретении, является повышение точности регулировки для ЗЛГ с двухизотопной по неону активной средой или аналогичных им.The problem that is solved in the proposed invention is to increase the accuracy of the adjustment for ZLG with a two-isotopic neon active medium or similar.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа.The required technical result is to increase the accuracy of adjusting the perimeter of a Zeeman laser gyro.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в систему, включающую первое зеркало с пьезоприводом, включенное в кольцевой лазер, содержащий отражающее зеркало, а также блок частотной подставки, катушки которого включены в плечи кольцевого лазера, и генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с входом блока частотной подставки, согласно изобретению, введены включенные в кольцевой лазер второе зеркало с пьезоприводом и оптический смеситель, также делитель частоты импульсов на 2, вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов, а выход соединен с управляющим входом второго зеркала с пьезоприводом, а также последовательно соединенные блок счетчиков импульсов сигналов Sin и Cos за текущий и предыдущий такты сигнала генератора синхроимпульсов, вход которого соединен с выходом оптического смесителя, процессор, выполненный с возможностью подсчета разности импульсов сигналов Sin и Cos за текущий и предыдущий такты сигнала генератора синхроимпульсов и выработки сигнала управления, пропорционального этой разности, цифроаналоговый преобразователь и усилитель, выход которого соединен с управляющим входом первого зеркала с пьезоприводом.The problem is solved, and the required technical result is achieved by the fact that, in a system that includes a first mirror with a piezo drive, included in a ring laser containing a reflective mirror, as well as a frequency stand unit, whose coils are included in the shoulders of a ring laser, and a clock generator, output which is connected to the input of the frequency stand unit, according to the invention, a second mirror with a piezo drive and an optical mixer included in the ring laser are introduced, as well as a pulse divider by 2, the input of which is connected to the output of the clock generator, and the output is connected to the control input of the second mirror with a piezo drive, as well as a series-connected block of pulse counters of the Sin and Cos signals for the current and previous clock cycles of the clock signal generator, the input of which is connected to the output of the optical mixer, a processor configured to calculate the difference between the pulses of the Sin and Cos signals for the current and previous clock cycles of the s clock pulses and generating a control signal proportional to this difference, a digital-to-analog converter and amplifier, the output of which is connected to the control input of the first mirror with a piezo drive.
На чертеже представлена функциональная схема системы регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа.The drawing shows a functional diagram of a system for adjusting the perimeter of a Zeeman laser gyro.
Система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа содержит первое зеркало с пьезоприводом 1, входящее в кольцевой лазер 2, содержащий отражающее зеркало 3.The perimeter adjustment system of a Zeeman laser gyroscope contains a first mirror with a piezo drive 1, included in the
Система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа содержит также блок 4 частотной подставки, катушки 5 которого намотаны на плечи кольцевого лазера 2 и генератор 6 синхроимпульсов, выход которого соединен с входом блока 4 частотной подставки.The perimeter adjustment system of a Zeeman laser gyroscope also includes a
Кроме того, система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа содержит входящее в кольцевой лазер 2 второе зеркало с пьезоприводом 7 и оптический смеситель 8, также делитель 9 частоты импульсов на 2, вход которого соединен с выходом генератора 6 синхроимпульсов, а выход соединен с управляющим входом второго зеркала 7 с пьезоприводом.In addition, the perimeter adjustment system of a Zeeman laser gyroscope includes a second mirror included in the
Помимо указанного выше, система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа содержит последовательно соединенные блок 10 счетчиков импульсов сигналов Sin и Cos за текущий и предыдущий такты сигнала генератора синхроимпульсов, вход которого соединен с выходом оптического смесителя 8, процессор 11, выполненный с возможностью подсчета разности импульсов сигналов Sin и Cos за текущий и предыдущий такты сигнала генератора синхроимпульсов и выработки сигнала управления, пропорционального этой разности, цифроаналоговый преобразователь 12 и усилитель 13, выход которого соединен с управляющим входом первого зеркала с пьезоприводом 1.In addition to the above, the system for controlling the perimeter of a Zeeman laser gyroscope contains a series-connected
Работает система регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа следующим образом.The system for controlling the perimeter of a Zeeman laser gyro works as follows.
Сигнал от делителя 9 частоты на 2 поступает на управляющий вход втрого зеркала с пьезопрводом 7, вызывая небольшую (до 0,01λ) модуляцию периметра кольцевого лазера 2. За один такт Т сигнала блока 4 частотной подставки периметр увеличивается, за другой уменьшается. Счетчики подсчитывают количество импульсов сигналов Sin и Cos за текущий и предыдущий такты, процессор рассчитывает разность между числом импульсов за текущий и предыдущий такты и изменяет напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 12 так, чтобы разность количества импульсов была равна нулю. В результате статическая расстройка периметра для любого типа зеемановских лазерных гироскопов стремится к нулю, что приводит к существенному уменьшению вибрационной ошибки, чем и достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности регулировки периметра зеемановского лазерного гироскопа.The signal from the frequency divider 9 by 2 is fed to the control input of the second mirror with the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101659A RU2724242C1 (en) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020101659A RU2724242C1 (en) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2724242C1 true RU2724242C1 (en) | 2020-06-22 |
Family
ID=71135683
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020101659A RU2724242C1 (en) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2724242C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4836675A (en) * | 1987-06-29 | 1989-06-06 | Litton Systems, Inc. | Apparatus and method for detecting rotation rate and direction of rotation and providing cavity length control in multioscillator ring laser gyroscopes |
US5137358A (en) * | 1991-02-05 | 1992-08-11 | Northrop Corporation | Ring laser gyro having two magnetic mirrors |
RU2589756C1 (en) * | 2015-04-23 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | System for adjustment of perimeter of zeeman laser gyroscope |
RU180911U1 (en) * | 2018-02-22 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes |
-
2020
- 2020-01-17 RU RU2020101659A patent/RU2724242C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4836675A (en) * | 1987-06-29 | 1989-06-06 | Litton Systems, Inc. | Apparatus and method for detecting rotation rate and direction of rotation and providing cavity length control in multioscillator ring laser gyroscopes |
US5137358A (en) * | 1991-02-05 | 1992-08-11 | Northrop Corporation | Ring laser gyro having two magnetic mirrors |
RU2589756C1 (en) * | 2015-04-23 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | System for adjustment of perimeter of zeeman laser gyroscope |
RU180911U1 (en) * | 2018-02-22 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Frequency stand device for Zeeman laser gyroscopes |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Н.Г. Вахитов, Ю.Д. Голяев и др. Зеемановский лазерный гироскоп с переключением продольных мод генерации. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. "Приборостроение". 2014. N 2. Стр. 10-27. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9389248B2 (en) | Sagnac interferometer-type fiber-optic current sensor | |
JP2878441B2 (en) | Fiber optic measurement device, gyrometer, central navigation, and stabilization system | |
US6301400B1 (en) | Fiber optic current sensor having rotation immunity | |
EP1314002B1 (en) | Dsp signal processing for open loop fiber optic sensors | |
US8149417B2 (en) | Synchronous radiation hardened fiber optic gyroscope | |
RU2589756C1 (en) | System for adjustment of perimeter of zeeman laser gyroscope | |
Culshaw et al. | Frequency modulated heterodyne optical fiber Sagnac interferometer | |
CN105992934B (en) | Interferometric sensor | |
JPH03503568A (en) | closed loop fiber optic gyroscope | |
US4872754A (en) | Constant frequency digital closed-loop optical fiber gyro | |
Kazda et al. | Phase analysis for frequency standards in the microwave and optical domains | |
RU2724242C1 (en) | System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope | |
JPH04130212A (en) | Optical fiber interferometer for measurement of rotational speed | |
RU2736737C1 (en) | System to adjust perimeter of zeeman laser gyroscope | |
RU2744420C1 (en) | Device for regulating perimeter of four-frequency zeeman laser gyroscope | |
RU2740167C1 (en) | Dual-mode zeeman laser gyroscope | |
RU2796228C1 (en) | Device for adjusting the perimeter of a four-frequency zeeman laser gyroscope | |
RU2570096C1 (en) | Method to reject ring resonators of laser gyroscopes | |
RU2735490C1 (en) | Method of determining sensitivity coefficient of perimeter of resonator of zeeman ring laser to effect of linear accelerations | |
RU2194245C2 (en) | Method for carrying out optical fiber gyroscope ring interferometer beam phase modulation | |
RU2160885C1 (en) | Method of stabilization of scale factor of fiber-optical gyroscope | |
RU2433414C1 (en) | Fibre-optic current sensor | |
RU2512598C1 (en) | Method of reducing precision readiness time of fibre-optic gyroscope | |
Gelmini et al. | A tunable, double‐wavelength heterodyne detection interferometer with frequency‐locked diode‐pumped Nd: YAG sources for absolute measurements | |
Carrara | Drift caused by phase-modulator nonlinearities in fiber gyroscopes |