[发明专利]腔长控制系统及环形激光测角装置的刻度系数补偿方法

说明书

本发明提供环形激光测角装置的刻度系数补偿方法，所述补偿方法包括：确定刻度系数补偿模型，通过试验标定得到补偿模型系数a0、a1、a2；通过腔长控制系统补偿刻度系数变化。该方法提高环形激光测角装置在变温环境中的测量精度。

技术领域

本发明涉及角度计量领域，具体涉及一种腔长控制系统及环形激光测角装置的刻度系数补偿方法。

背景技术

环形激光测角装置基于Sagnac效应，当环形激光测角装置的谐振腔平面相对惯性空间有角速率输入时，谐振腔内的两束反方向传播的光的频率会产生分裂，环形激光测角装置输出的信号是频率分裂量，其与输入角速率成比例关系。影响环形激光测角装置测量精度的主要参数是其刻度系数稳定性，若测量过程中刻度系数值发生变化，会引起测量误差。环形激光测角装置的刻度系数参数主要与温度相关，当环形激光测角装置工作环境温度发生变化时，会导致其刻度系数发生变化，从而引起测量误差。

为避免环境温度变化造成环形激光测角装置测量误差，目前国内外厂商多数采用对环形激光测角装置加装恒温装置或使其在实验室恒温环境下工作，第一种方法增加了环形激光测角装置的体积重量以及成本，第二种方法限制了环形激光测角装置的使用范围。

发明内容

本发明的目的，环形激光测角装置的刻度系数补偿方法，通过试验标定得到刻度系数补偿模型，再采用腔长控制系统补偿刻度系数变化，使环形激光测角装置可以在变温环境中工作并保障其测量精度。

本发明的补偿原理：根据环形激光测角装置的刻度系数表达式为

K＝(λ·L)/4S

式中S和L是环形激光测角装置谐振腔的闭合光路面积和光路长度，λ是激光波长，因此刻度系数值主要取决于环形激光测角装置谐振腔的腔长。环形激光测角装置谐振腔的腔长主要与温度参数相关，其数学模型近似为

ΔL(T)＝a₀+a₁T+a₂T²，

式中ΔL是环形激光测角装置谐振腔的腔长变化量，T是谐振腔温度，a0，a1，a2是试验拟合系数。

一方面提供一种腔长控制系统，该腔长控制系统包括：

环形激光测角装置谐振腔1、光电转换组件2、信号处理和放大电路3、模数转换器ADC4，数字信号处理器DSP7，数模转换器DAC8，PZT驱动器9，稳频组件10，温度传感器11，其中，

所述光电转换组件2和稳频组件10设置在环形激光测角装置谐振腔1上，所述光电转换组件2、信号处理和放大电路3、模数转换器ADC4、数字信号处理器DSP7、数模转换器DAC8、PZT驱动器9依次电信号连接，

所述PZT驱动器9与稳频组件10电信号连接；

所述温度传感器11设置在环形激光测角装置谐振腔1上，且与模数转换器ADC4电信号连接。

进一步地，所述数字信号处理器DSP7包括信号提取模块5和PID控制器6；

所述信号提取模块5提取经过模数转换器ADC4得到的环形激光测角装置谐振腔温度，并提供给所述PID控制器6。

进一步地，所述PID控制器6用于，根据a₀、a₁、a₂确定刻度系数补偿模型ΔL(T)＝a₀+a₁T+a₂T²，并根据所述刻度系数补偿模型计算环形激光测角装置谐振腔需补偿的腔长变化量ΔL1。