Решение проблемы блокировки

В идеальном случае функционирование кольцевого лазерного гироскопа должно определяться уравнением. Но на практике, при малых скоростях вращения пучки, распространяющиеся по часовой стрелке и против часовой стрелки, могут сцепляться по частоте. Это явление называется блокировкой (lock-in), поскольку распространяющиеся во встречных направлениях пучки блокируют друг друга по частоте, формируя мертвую зону, в которой эффективный выходной сигнал кольцевого лазерного гироскопа равен нулю.

Решение проблемы блокировки. Считается, что механизмы, приводящие к блокировке, обусловлены малыми величинами обратного рассеяния от зеркальных поверхностей или самой активной среды, а также сжатием (например, апертур) или периодической модуляцией активной среды. Использование высококачественных зеркал с низким рассеянием и совершенствование методов конструирования позволили сузить интервал мертвой зоны от нескольких градусов в секунду в 1960-е годы до примерно 1000 градусов в час в 1970-е и для длин резонатора порядка 8 см или более до нескольких градусов в час в 1980-е. На рисунке представлены рабочие характеристики кольцевого лазерного гироскопа при его блокировке. Отметим, что в области блокировки выходной сигнал кольцевого лазерного гироскопа тождественно нулевой. Когда кольцевой лазер начинает деблокироваться, частотный выход возвращается к идеальной характеристике, пропорциональной скорости вращения, по параболической кривой.

image88

Чтобы преодолеть проблемы, связанные с блокировкой кольцевого лазерного гироскопа, работающего при малых скоростях вращения, необходимо некоторое смещение, позволяющее обойти мертвую зону. Наиболее эффективный способ, применяемый в настоящее время, и единственный, используемый в производстве, основан на сочетании высококачественных зеркал, которые минимизируют область мертвой зоны, и механизмов механического «встряхивания», периодически выводящих кольцевой лазерный гироскоп из состояния блокировки. Этот метод проиллюстрирован 9.5. Переключение на скорость вращения вне мертвой зоны и затем обратно к —fI приводит к измерению значений fi + dfi и — fi + dfi, где d£l — реальная скорость вращения. Путем суммирования этих значений, усреднения и обхода мертвой зоны получают реальную скорость вращения. Особенности этого метода, которые важны для некоторых приложений, — это возможная потеря информации во время периодического обхода мертвой зоны, ограничение максимальной скорости вращения, определяемое максимальной скоростью вращения механизма «встряхивания», и механический шум, создаваемый механизмом «встряхивания».

См. также:  Фазовая пластинка

image89

При другом способе смещения применяется такое фиксированное смещение, что разность путей между пучками, распространяющимися по часовой стрелке и против часовой стрелки, стабилизируется до величины, соответствующей линейной области.