[发明专利]一种激光陀螺动态锁区的处理方法

说明书

本发明属于激光陀螺技术，涉及一种激光陀螺动态锁区的处理方法。陀螺仪工作在动态锁区范围时，通过调节陀螺仪两臂电压值，使得陀螺仪两臂输出不同的电流值，利用朗缪尔流零漂效应陀螺仪输出一个特定零偏值B₀。通过计算，将测量输出角速度扣除该零偏值B₀可精确得到原动态锁区范围的实际输入角速度真值。本发明可有效降低成本和技术难度，可完全消除动态锁区影响，有效提高测量精度，有良好的实际工程应用价值。

技术领域：

本发明属于激光陀螺技术，涉及一种激光陀螺动态锁区的处理方法，能消除机抖式激光陀螺动态锁区。

技术背景：

激光陀螺是一种敏感角速率的仪器，由于激光陀螺输出的角速度信号正比于环形光路顺逆时针运转的激光的频差，故一种方向运转的激光经过反射镜或者谐振腔后的背向散射光会沿原光路返回，逆向耦合到另一种方向运转的激光中，形成干扰。低转速下这种耦合会造成顺逆时针运转的两束激光频率互相锁定，即频率闭锁效应，导致激光陀螺输出为零，形成激光陀螺所能探测到的角速度下限，称为激光陀螺的闭锁阈值，典型值为几十度每小时，必须采用其他方式克服频率闭锁效应。采用机械抖动偏频的方式能够很大程度上消除陀螺锁区，是最成功和精度最高的方式，通常此种方式能将陀螺几度甚至几十度的锁区滤除，但是机械抖动偏频后仍存在一个小范围的锁区，称之为动态锁区。动态锁区所反映的是陀螺所能敏感的最小输入角速率，动态锁区的存在影响了陀螺的敏感精度。对于高精度自主导航场合，动态锁区的存在对导航精度和结果是不利的。对动态锁区的抑制或消除，是激光陀螺提高敏感精度、改善陀螺性能的重要手段。

现有技术中对陀螺动态锁区的处理方案，主要有压缩动态锁区范围和加入随机噪声等方法。压缩动态锁区范围的方法，是根据动态锁区产生的理论基础，通过改变影响参数α/ω_D数值，其中α为抖动偏频信号的幅值，ω_D为抖动偏频信号的频率，使得α/ω_D的值尽可能的大，可减小动态锁区的范围。该方案理论上参数只要设置足够大就可以完全消除动态锁区，但是对于激光陀螺技术要求和制造水平较高，由于现有技术制约只能一定程度上减小动态锁区范围。

加入随机噪声方法，是通过加噪电路在激光激光陀螺的抖动驱动中加入噪声，通过对输出信号的处理，有效减小动态锁区，但实际上仍存在非常小的动态锁区。

发明内容：

本发明的目的：提供一种可有效消除激光陀螺动态锁区的处理方法，提高激光陀螺敏感精度，适用于采用机械抖动偏频方式消除静态锁区后仍存在较小动态锁区的激光陀螺。

本发明的技术方案：一种激光陀螺动态锁区处理方法，激光陀螺工作在动态锁区范围时，通过调节激光陀螺两臂电压值，使得激光陀螺两臂输出不同的电流值，由于朗缪尔流零漂效应激光陀螺输出一个特定零偏值B₀(范围0.3°/h～1°/h，实验所用激光陀螺输出0.5°/h)，将测量输出角速度扣除该零偏值B₀可精确得到原动态锁区范围的实际输入角速度真值。

所述激光陀螺系统包括：

1)硬件模块：激光陀螺本体结构，由低温度膨胀系数微晶玻璃制成，通过打孔内部形成环形激光束谐振腔，并用于安装反射镜及阳极、阴极等部件，谐振腔内充入He-Ne气体作为增益介质，提供足够增益的同时减少模竞争；透射系数不同的平面镜1、平面镜2及2个高反射率的球面镜1、球面镜2；阳极1、阳极2和阴极用于高压放电形成激光；光阑用于选模，使陀螺处于单横模运转状态；机抖轮用于机抖偏频，消除静态锁区。

2)电气模块：

一、电源模块：包括供电电源和电压控制电路，其功能高压启动，用于陀螺启动时高压启辉；输入电压控制，调节激光陀螺两臂电流大小等功能。

二、机抖控制模块：用于控制激光陀螺的机械抖动偏频，使机抖轮输出稳定的幅值和频率，消除激光陀螺原静态锁区；