激光陀螺稳频研究

admin · 发表于 2024-3-12 10:15:44

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激光陀螺是一种基于光学Sagnac效应的惯性元器件。目前激光陀螺在国外已经实现大规模工程应用。国内2000年左右也开始了工程化应用，北京自动化控制设备研究所也开展了激光陀螺的研究与应用。目前在系统应用中如何实现高精度谐振腔稳定是一项关键技术。本文在激光陀螺原理基础上，分析了稳频回路控制原理，提出了直流稳频的数学模型并完成了仿真工作。试验表明，该模型温度环境适应性强，能有效解决各种干扰对稳频回路造成的影响。本文首先介绍了国内外激光陀螺的发展现状以及需要解决的关键技术题目。接下来介绍了激光陀螺的工作原理即Sagnac效应。同时分析了谐振腔频率稳定的定义以及实现，具体包括激光器各项性能参数分析、影响激光谐振频率稳定的各项因素以及谐振腔稳定技术分类。其次以常用的卡盘结构为例，介绍激光陀螺稳频控制的原理与方法。重点分析了压电陶瓷卡盘结构作为执行器的传递函数，分析了压电陶瓷驱动器的工作特性的非线性特性，指出只有在压电陶瓷动作范围较小、负载变化不大以及驱动信号频率较低的条件下，在不会对分析结果产生重大影响的前提下，可以将其近似作为线性二阶系统进行分析和处理。同时介绍了控制回路反馈部分的数学模型，得出了光电放大的数学模型。并在这基础上得到了激光陀螺直流稳频的数学模型。再次对稳频控制回路进行了建模并完成了其仿真工作。仿真主要集中在外部干扰信号以及高压电源纹波对控制回路造成的影响。最后通过试验对设计的控制回路即实际的电路进行了联调，联调结果表明其温度适应性好，可以较好解决温度环境变化对控制回路的影响，同时可以消除外部电路干扰对稳频回路的影响，这对激光陀螺仪的设计尤其是系统级的激光陀螺应用有较大的实用价值。

激光陀螺稳频研究

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