书书书
第
29
卷
第
4
期
光
学
学
报
Vol.29
,
No.4
2009
年
4
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犃
狆
狉犻犾
,
2009
文章编号:
02532239
(
2009
)
04096005
激光陀螺锁区的谐波测量方法
战德军
秦石乔
王省书
张宝东
魏文俭
(国防科学技术大学光电科学与工程学院光信息科学与技术系,湖南 长沙
410073
)
摘要
锁区对速率偏频激光陀螺的性能有重要影响,而高精度的锁区测量依然是 一个 难题。从 激光陀 螺闭 锁方程
出发,通过理论近似的方法得到了锁区与激光陀螺输出信号谐波的近似关系。在 此基 础上提 出了 一种激 光陀 螺锁
区的谐波测量方法,进而通过闭锁方程的严格数值解进行了修正和误差分析。最 后利 用谐波 测量 法测量 了某 一激
光陀螺的锁区大小,结果表明精度能够优于
5%
。
关键词
激光技术;激光陀螺;锁区;测量;谐波
中图分类号
V241.5
+
58
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛20092904.0960
犎犪狉犿狅狀犻犮犕犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犳狅狉犔犪狊犲狉犌
狔
狉狅犔狅犮犽犻狀
犣犺犪狀犇犲
犼
狌狀
犙犻狀犛犺犻
狇
犻犪狅
犠犪狀
犵
犡犻狀
犵
狊犺狌
犣犺犪狀
犵
犅犪狅犱狅狀
犵
犠犲犻犠犲狀
犼
犻犪狀
犇犲
狆
犪狉狋犿犲狀狋狅
犳
犗
狆
狋犻犮狊犐狀
犳
狅狉犿犪狋犻狅狀犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅
犳
犗
狆
狋狅犲犾犲犮狋狉狅狀犻犮犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犈狀
犵
犻狀犲犲狉犻狀
犵
,
犖犪狋犻狅狀犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋
狔
狅
犳
犇犲
犳
犲狀狊犲犜犲犮犺狀狅犾狅
犵狔
,
犆犺犪狀
犵
狊犺犪
,
犎狌狀犪狀
410073
,
( )
犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋
犔狅犮犽犻狀犻狊犻犿
狆
狅狉狋犪狀狋狋狅狉犪狋犲犫犻犪狊犲犱犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅
,
犫狌狋犪犮犮狌狉犪狋犲犾狅犮犽犻狀 犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犻狊犪犾狑犪
狔
狊犱犻犳犳犻犮狌犾狋.
犃犮犮狅狉犱犻狀
犵
狋狅犾狅犮犽犻狀犲
狇
狌犪狋犻狅狀狅犳犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅
,
犪
狆狆
狉狅狓犻犿犪狋犲狉犲犾犪狋犻狅狀狅犳犾狅犮犽犻狀犪狀犱犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅狅狌狋
狆
狌狋狊犻
犵
狀犪犾犺犪狉犿狅狀犻犮犻狊
犱犲狉犻狏犲犱犳狉狅犿狋犺犲狅狉犲狋犻犮犪犾犪
狆狆
狉狅狓犻犿犪狋犻狅狀
,
犪狀犱犫犪狊犲犱狅狀狋犺犻狊犪
狆狆
狉狅狓犻犿犪狋犲狉犲犾犪狋犻狅狀狋犺犲犺犪狉犿狅狀犻犮犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犳狅狉犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅犾狅犮犽犻狀犻狊
狆
狉狅狏犻犱犲犱.犕狅犱犻犳犻犮犪狋犻狅狀犪狀犱犲狉狉狅狉狊犪狀犪犾
狔
狊犻狊犪狉犲
狆
狉狅犮犲狊狊犲犱狋犺狉狅狌
犵
犺犪犮犮狌狉犪狋犲狀狌犿犲狉犻犮犪犾狉犲狊狌犾狋狅犳犾狅犮犽犻狀
犲
狇
狌犪狋犻狅狀.犉犻狀犪犾犾
狔
犾狅犮犽犻狀狏犪犾狌犲狅犳犪犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅犻狊 犿犲犪狊狌狉犲犱犫
狔
犺犪狉犿狅狀犻犮 犿犲狋犺狅犱
,
犪狀犱狋犺犲狉犲狊狌犾狋狊犺狅狑狊狋犺犪狋狋犺犲
犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋犪犮犮狌狉犪犮
狔
犮犪狀犫犲犫犲狋狋犲狉狋犺犪狀5%.
犓犲
狔
狑狅狉犱狊
犾犪狊犲狉狋犲犮犺狀犻
狇
狌犲
;
犾犪狊犲狉
犵狔
狉狅
;
犾狅犮犽犻狀
;
犿犲犪狊狌狉犲犿犲狀狋
;
犺犪狉犿狅狀犻犮
收稿日期:
20080617
;收到修改稿日期:
20080917
基金项目:国家
863
计划(
2006AA09Z208
)资助课题。
作者简介:战德军(
1979-
),男,博士研究生,主要从事虚拟仪器和激光陀螺等方面的研究。
Email
:
zd
j
4444
@
sohu.com
通讯简介:秦石乔(
1963-
),男,教授,博士 生导 师,主 要从 事光 电 仪器 与测 控 技术 和 光 电精 确 制 导 技术 等 方 面 的研 究。
Email
:
s
qq
in8
@
nudt.edu.cn
1
引
言
闭锁效应是制约速率偏频激光陀螺精度的一个
重要 误 差源
[
1
~
5
]
,锁区大 小 的准确测 量 对研究速 率
偏频激光陀螺的误差机制和改进陀螺性能具有重要
的意义。
通常 的 测 锁 区 方 法 采 用 国 军 标 中 定 义 的 方
案
[
6
]
,简单地概括为:改变转 台 的转速,然后观察激
光陀螺是否有信号输出判断陀螺锁区的大小。由于
陀螺生产制作技术 的不断进 步
,激光 陀 螺的锁区 越
来越小,标准测量方法对转台的低速性能、精度和稳
定性的要求都很高,很难实 现 对实际锁 区 大小的可
靠测量。本文从闭 锁方程出 发,提出了 一 种激光陀
螺锁区的谐波测量方法,降低了对转台性能的要求,
提高了锁区测量的精度和可靠性。
2
理论分析
根据 激光陀螺理 论,激 光陀螺过锁 区的相位方
程为
[
7
,
8
]
Δ
·
=
2
π
犓
[
Ω
I
-
Ω
L
sin
(
Δ
+
β
)], (
1
)
(
1
)式即激光陀螺的频率输出方程,也称闭锁方程。
其中
Ω
I
为输入转速,
Ω
L
为激光陀螺锁区大小,
犓
为
激光陀螺标度因数,
Δ
为陀螺腔内两束激光的相位
差,
Δ
·
为激光陀 螺 输 出 圆 频 率,
β
为 附 加 相 位,一般
情况下可视为常数
[
9
]
。