Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
4Y 2*4.? р V P
Оценка приведенного выражения показывает, что для типичных значений параметров ЛГ его потенциальная точность характеризуется величиной RW порядка 1-Ю-4.
Приведенный выше общий подход к построению ЛГ может быть реализован различными оптико-физическими схемами. Среди них в качестве основной можно выделить схему двухчас-
ft
/
тотного ЛГ с генерацией в каждом направлении одной волны и с отражателяіш в виде зеркал с треугольной или квадратной формой резонатора. Поляризация генерируемых волн в этом случае линейная, с ориентацией плоскости поляризации ортогонально плоскости резонатора. Четырехзеркальная схема представляется более привлекательной, поскольку обеспечивает больший масштабный коэффициент при заданных внешних размерах ЛГ. При этом, однако, нужно учитывать, что использование такой схемы может приводить к дополнительной анизотропии резонатора, обусловленной тем, что четырехугольник всегда может оказаться не плоским. Другим вариантом двухчастотной схемы ЛГ является использование в резонаторе вместо зеркал призм полного внутреннего отражения (рис. 3.8) [20].
В этом случае генерация реализуется на линейной поляризации с плоскостью поляризации, параллельной плоскости резонатора. Призменная конструкция резонатора позволяет отказаться от сложной технологии изготовления диэлектрических зеркал высокого качества. Однако эта схема обладает рядом недостатков, обусловленных увеличением чи ела границ раздела двух сред в резонаторе, прохождением световых пучков через «тело» призм, сложностью регулировки периметра резонатора и рядом других.
Основной проблемой лазерной гироскопии является синхронизация (или захват) частот встречных волн, обусловленная обратным рассеянием на атементах резонатора. С учетом обратного рассеяния уравнение (3.1.4) записывается для мгновенной разности фаз встречных волн 1F в виде <№
-h Av3SiB(1F+ ф) = , (3.1.8)
dt
Это уравнение имеет два решения. Одно при КО. — периодическое, дает выходную характеристику ЛГ вне зоны захвата
Рис.3.8. Призма полного внутреннего отражения
Ду = л] КО. - Д V3
(3.1-9)
191
Второе при КО. < Д\'з соответствует захвату частот встречных волн (расщепление частот встречных волн отсутствует). Скорость вращения, соответствующая границе зоны захвата 0^ = a\'^/K, составляет для современных ЛГ порядка 50 — 100 град/ч. Столь большая величина определяет необходимость борьбы с данным явлением и важность выбора путей решения этой проблемы.
Рассмотрим основные методы преодоления эффекта захвата. Одним из первых методов явилось создание искусственного начального расщепления частот встречных волн. Для создания такого расщепления может быть использована анизотропия различного рода, в том числе и принудительное вращение ЛГ с постоянной скоростью. Наиболее хорошо зарекомендовало себя в этом отношении использование невзаимного фазового элемента Фарадея, использующего эффект двойного кругового лучепреломления в оптической среде с наложенным на нес внешним магнитным полем. Помещенная в резонатор ЛГ ячейка Фарадея создаст фазовую невзаимность встречных волн, которая, в свою очередь, обеспечивает разнесение частот встречных волн. Широкому использованию этого метода препятствует температурная зависимость постоянной Верде оптического материала и необходимость стабилизации магнитного поля с высокой точностью.
Весьма перспективным оказался метод так называемой виброподставки, заключающийся в осуществлении принудительного покачивания ЛГ вокруг его оси чувствительности с частотой порядка 200 - 400 Гц и амплитудой несколько угловых минут. Основная идея метода состоит в том, что большую часть времени ЛГ находится вне зоны захвата и способен реагировать на входную угловую скорость любой величины. Такой подход к решению проблемы позволяет снизить минимальную угловую скорость, измеряемую с помощью ЛГ до величин, которые определяются его шумовыми характеристиками. Метод виброподставки оказался очень эффективным и широко используется в настоящее время. К недостаткам метода виброподставки следует отнести:
• многократное прохождение через зону захвата, приводящее к росту случайного дрейфа ЛГ;
• появление дополнительной нелинейности масштабного коэффициента;
• генерация значительных акустических и механических колебаний;
192
• реакция колебательных движений ЛГ на основание, где ^ установлен;
• появление перекрестных связей в трехосных конструкции чувствительных элементов.
Другим методом, получившим в последние годы довольно широкое распространение, является равномерное вращение Ліна большие углы (порядка 720°) с периодическим «мгновенным» реверсом (так называемая rate-bias техника). С точки зрения обшей концепции данный метод мало отличается от метода вибро-подставки. Однако при его использовании существенно уменьшается число проходов через зону захвата в единицу времени, ц благодаря этому значительно (почти на порядок) уменьшается случайный дрейф Л Г. Тем не менее использование rate-bias техники требует установки ЛГ на поворотную платформу, что увеличивает габариты, энергопотребление и чувствительность к вибрациям.
