模块式激光陀螺制造技术

一种用来测量至少一个惯性性质的模块式传感设备，该模块式传感设备包括：（ａ）一个惯性传感装置，用来传感至少一个惯性性质其中，该惯性传感装置至少有一个传感器控制输入和一个随着该至少一个传感器控制输入而变化的测量的惯性性质输出；以及（ｂ）一个数字控制装置，用于控制惯性传感装置，其中，该数字控制装置至少有一个连接在至少一个传感器控制输入上的控制输出。２、根据权利要求１的模式传感设备，其中的惯性传感装置包括一个激光陀螺。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及激光陀螺，较具体地涉及一种模块式激光陀螺。相关的申请下列已授权的美国专利和美国专利申请与本申请相关，这些专利是授权给与本申请相同的受让人的。美国专利NO.5,225,889，“Laser Gyro Direct Dither Drive(激光陀螺的直接抖动驱动)”，1993年7月6日授权。美国专利申请，流水号07/931,941，标题“Laser Gyro Microprocessor Start Up Control(激光陀螺的微处理器起动控制)”，1992年8月18日递交。国际申请号PCT/ US93/07777。美国专利申请流水号07/922,612，标题“Laser GyroMicroprocessor Configuration and Control(激光陀螺的微处理器构形和控制)”，1992年7月17日递交，国际申请号NO.PCT/US93/06686。美国专利申请流水号08/134,368，标题“Laser GyroMicroprocessor Based Smart Mode Aquisition and High Performance ModeHopping(基于激光陀螺微处理器的智能模式获取和高性能模式跳变)”，1993年10月1日递交。国际申请号PCT/US94/11009。美国专利申请流水号07/805,122，标题“Laser GyroDither Stripper(激光陀螺的抖动剥除器)”，1991年12月11日递交。国际申请号PCT/US93/02697。美国专利申请流水号08/009,165，标题“Laser GyroSingle Transformer Power Supply(激光陀螺的单一变压器电源)”，1993年1月26日递交。国际申请号PCT/US94/00946。美国专利申请流水号07/936,155，标题“Laser GyroHigh Voltage start Module and HighVoltage(激光陀螺的高压起动模块和高压)”，1992年8月27日递交。国际申请号PCT/US93/08083。本专利技术的背景环形激光角速度传感器也叫做激光陀螺，它在本
内是周知的。目前，环形激光角速度传感器包含一个在温度上和机械上都稳定的模块，它有多个组成腔以包围一个空隙。在各个腔的两端设置了反射镜，用来反射激光束并提供一个闭合的光学环路。激光陀螺的各种子系统在起动时的活动可以有一些分路，以利于激光反射镜和其他系统部件的寿命。在给定了各个子系统的起动限制时，需要有一种方法来在起动时协调各个子系统。利用微处理器来控制的激光陀螺需要与外部系统进行关于惯性导航信息，控制信息，测试信息和状态信息的通信。在激光陀螺中加入微处理器使得可以实现一些新的功能，例如，提供自主控制功能和自我测试以及自我标定、自我诊断等。这种新的功能要求发送和接收广谱的(各种类型的)数据，其中一些数据的产生频率是很高的。因此本专利技术的另一个动机是提供一种具有改进的通信和控制的方法和设备的模块式激光陀螺。以往技术中用于激光陀螺的高压电源使用了一个大的外部电源2500VDC(伏直流)，该外部电源需要通过一个高压馈输连接器把高电压馈输到激光陀螺外壳内部。外部的高电压还需要特殊的电缆和屏蔽这种高压馈输是昂贵的。这种高压馈输连接器在仍然要保持激光陀螺外壳的密封性时也是难以制作的。现有的高压塑料密封最多只可以保持10-6乇的真空度。相反地，比较价廉的低压连接器可以保持10-9乇的密封性。因此，本专利技术的另一个动机是提供一种配备有可以利用价廉的密封连接器的电源线的模块式激光陀螺。与这种传感器相关的一种不希望出现的现象叫做锁定，在以往技术中对此已经认识到了一段时间。在以往技术中，当使这种传感器转动振荡或抖动时涉及到了该锁定现象。典型的情形下转动振荡是由一个抖动电机产生的。以往技术的抖动电机通常是一个悬挂系统，该悬挂系统例如包括一个外轮圈、一个中央轴单元、以及多个抖动电机辐条，这些辐条从中央轴单元辐射状地伸出，连接在中央轴单元和外轮圈之间。一般，有一组用作驱动器的压电元件连接在悬挂系统上。当通过向压电元件施加电信号而驱动时，该悬挂系统就作为一个拌动电机而工作，使传感器模块以悬挂系统的自然机械共振频率发生转动振荡。该抖动运动叠加在传感器在惯性空间中的惯性转动上。以往技术有各种方法来恢复不带抖动效果的惯性转动。因此，本专利技术的另一个动机是提供一种配备有改进的抖动驱动和抖动剥除器的模块式激光陀螺，其中的抖动剥除器从陀螺输出中除去(剥除)抖动运动。保持恒定光路长度的一种技术是，探测环形激光器的一个或两个激光束的强度并控制光路长度使得一个或两个光束的强度达到最大(见美国专利NO.4,152,071)。用来控制环形激光器的光路长度的光路长度换能器在有
是周知的(见美国专利3,581,227)。光束强度或者是可以直接探测，或者可以所谓的双光束信号中导出(见美国专利NO.4,320,974)。这里，“模式”被定义为激光束的一个波长的等价物。对于氦氖激光器，一个模式等于0.6328微米，也即等于24.91微英寸。在以往技术的光路长度控制系统中，光路长度控制器找出这样的反射镜位置，使得激光多边形的光路长度，也即环形激光器的光路长度等于所希望模式或频率的波长的整数倍，其中的模式或频率是由激光气体的一条光谱线来表明的。在正确的设计下，光路长度控制器迫使激光束所经过的光路长度具有一个能够使激光束达到最大功率的值。正如也是在本
中所周知的，环形激光陀螺受到小的偏置漂移误差和叫做随机漂移的噪声的影响。如果环形激光陀螺需要工作极长的时间，则这两种误差都可能会造成严重的不精确性。现在参见图50，那里示出了美尼苏达州美尼安普勒斯市的赫尼威尔公司(Honeywell Inc.of Minneapolis，Minnesota)所做的实验结果，该结果暗示存在着周期性的环形激光陀螺偏置漂移。典型的偏置幅度变化(图50的20C)是环绕一个平均值(图50的直线21A)有大约±0.01°/小时的变化。观察到了如曲线22B所示的相对于反射镜位置(图50中的Z轴19)有正弦形性质的偏置辐度变化。图50示出了偏置幅度变化曲线22B与单光束信号(SBS)曲线24B的关系。该单光束信号曲线24B是从激光强度监视信号中的AC(交流)成分的幅度中导出的。如幅度曲线26B所示，实验发现偏置和单光束信号(SBS)曲线24B有90°的相位差，但它们的变化周期相同。典型地，对应于SBS信号曲线24B的极小值或极大值，平均偏置线相交于BIAS(偏置)正弦曲线22B的点25和27上。在两个反射镜13和15的一个运动周期内偏置曲线22B呈现正弦形变化。一个运动周期等价于两个波长。即使反射镜在运动，但该系统保持着激光陀螺10中恒定的激光光路16，如附图说明图1A所示。图50的关系曲线意味着，当一个反射镜向“外”运动了一个波长而另一个反射镜向“内”运动了一个波长，总共产生两个波长的变化时，模块式激光陀螺10中的偏置改变了一个完整的周期，理想地，当反射镜从一个平均偏置点25移向一个负的最大偏置点26B，再通过平均偏置点27移向最大偏置点28B，然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫E基尔帕特里克，达莱F伯恩特，
申请(专利权)人：霍尼韦尔公司，
类型：发明
国别省市：