Диссертация (1090397), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Принцип действия этой части программыпредставлен на рисунке 3.11 в виде блок-схемы.Как было сказано ранее, для аппроксимации также была выбрана функция,содержащая в себе сумму линейной и экспоненциальной зависимостей,аналогичная функции аппроксимации смещения нуля [65]:(где–)(3.3)коэффициенты аппроксимирующей функции напряжения напьезокерамике, зависящие от времени, В;Для расчета коэффициентов аппроксимирующей функции используетсяматрица следующего вида (3.4):||(3.4)где∑∑∑∑∑∑∑∑73Получение информацииДанные операции происходят10 000 раз (1 … 10 000)1Расчет элементовматрицыНахождениекоэффициентовматрицы методомХолецкогоРасчетсреднеквадратичногоотклонения234Запись коэффициентовА1,A2,A3, значений сигмаи TAU в массив5Определение наименьшегосреднеквадратичногоотклонения и построениеаппроксимирующейфункцииРисунок 3.11 – Блок-схема работы аппроксимирующей функции74– число экспериментальных точек;– время, соответствующее экспериментальному значению, сек;– экспериментальное значение напряжения на пьезокерамике, В.Решение матрицы (3.4) происходит методом Холецкого [67].
В результатерешения уравнения находятся коэффициенты аппроксимирующей функции длякаждогозначениякоэффициентасреднеквадратичногоотклоненияtau.Далеепроводитсяаппроксимирующейрасчетфункцииотэкспериментальных значений по формуле (3.5):√∑где()(3.5)– значение аппроксимирующей функции в данный момент времени.Такимобразом,длякаждогозначенияполучаетсяtauаппроксимирующая функция, со своими коэффициентамиОпределениенаименьшегозначениясвояисреднеквадратичного.отклоненияпроисходит путем сравнения по абсолютному значению.
Для повышенияточности прогноза программой строится дополнительная аппроксимирующаяфункция по экспериментальным точкам, усредненным за одну минуту. Такимобразом, мы получаем две аппроксимации, что позволяет выбрать наиболееточную из них. Далее идет построение аппроксимирующих функции сминимальной , которые выводятся в окне программы во вкладке «напряжение».Если вид аппроксимирующих функций не объективно отражает изменениенапряжения,впрограммеимеетсявозможностьручнойкорректировкиаппроксимации.На рисунке 3.12 представлена блок-схема вывода аппроксимирующейфункции.
Внешний вид окна «управление аппроксимацией» вместе с полученнойзависимостью представлен«напряжение».Даннаяна рисунке 3.13 иформапозволяетрасположеносуществлятьвовкладкеуправлениеиликорректировку аппроксимирующей функции. Значения из формы передаются вфункцию,гдеиззаполненногоаппроксимирующая функция.ранеемассиваданныхстроится75Вывод экспериментальных и расчетных (аппроксимированных) значенийпроисходит в момент изменения значения tau, что позволяет пользователюпрограммы, имея визуализированные данныеаппроксимации, наложенные наэкспериментальные данные, вручную корректировать вид аппроксимирующейфункций.1Получениезначения TAU2Нахождениеданного массива3Построениеграфиков4ВыводинформацииРисунок 3.12 – Блок схема вывода формы управления аппроксимациейНапряжение на пьезокерамике, В76Время работы прибора, минРисунок 3.13 – Прогнозирование времени непрерывной работы прибора поаппроксимирующей функцииПолученный прогноз изменения напряжения на пьезокерамике с помощьюаппроксимации экспериментальных данных за 2 и 4 часа непрерывной работыхорошо согласуется с реальным изменением напряжения на пьезокерамике за тоже время непрерывной работы зеемановского лазерного датчика вращения водномодовом режиме.
При этом величина ошибки в прогнозе не превышает 10%.Использованиеметодааппроксимацииэкспериментальныхданныхизменения напряжения на пьезокерамике позволяет с достаточной точностьюпрогнозировать время непрерывной работы ЗЛК в одномодовом режиме, не меняяметодики проведения климатических испытаний без увеличения времени самихиспытаний.773.71.ВыводыРазработана методика измерения относительного изменения периметрарезонатора ЗЛК, с последующим пересчетом на ТКЛР материала резонатора.Данная методика позволяет производить распределение резонаторов КЛ длязеемановских ЛГ по времени непрерывной работы в одномодовом режиме безпотери точности для различных применений.2.Показано,чтооптимальнаявеличинанапряженияпредустановки,позволяющая увеличить время непрерывной работы без потери точности, длядатчиков ЭК-104С находится в диапазоне от 50 до 100В.3.Разработанапозволяющаяпрограммаобработкивыходныхс применением аппроксимациихарактеристикэкспериментальныхЗЛК,данныхопределять время непрерывной работы датчика в одномодовом режиме безпотери точности.78Глава 4.
Снижение тока накачки в зеемановских лазерных датчиках вращения3.1Влияние тока накачки в кольцевых лазерах с линейной поляризациейна ширину статической зоны захватаУменьшение ширины зоны захвата частот встречных волн в ЛГ приводит ксущественному улучшению его точностных параметров. Для зеемановскихлазерныхдатчиковвращенияуменьшениезонызахватаспособствуетсущественной линеаризации выходной характеристики при малых угловыхскоростях вращения. Проведенные в ранних работах экспериментыидальнейший теоретический анализ показывают, что управлять шириной зонысинхронизации можно, меняя режим работы лазера [17,30]. Так же былоотмечено, что величина захвата зависит не только от параметровобратногорассеяния, но и так же от параметров активной среды.При работе КЛ в качестве гироскопа необходимо существование двухвстречных волн с близкими амплитудами.
Для этого в КЛ с линейнойполяризацией необходимо наличие примеси второго изотопа в активной средеили достаточно большой расстройки частоты генерации относительно центрадоплеровской линии усиления [68].Одним из возможных путей изменения интенсивностей встречных волн вКЛ является изменения тока накачкив активных ГРП, такой методиспользовался в работах [17,30].В работе [17] получены экспериментальные зависимости величины порогасинхронизации для двух значений тока накачки, полученные на He-Ne КЛ спериметром резонатора 43 см,излучением с λ=0,6328 мкм илинейнойполяризацией, наполненном смесью с равным содержанием двух изотопов Ne20 и79Ne22. Результаты работы показывают, что порог синхронизации ассиметричен иувеличивается при уменьшении тока накачки.В работе [30] так же была исследована зависимость ширины статическойзоны захвата и суммарной интенсивности встречных волн от тока накачки влазере.
В эксперименте был использован КЛ с периметром 1 м, λ=0,6328 мкм илинейной поляризацией. Частота излучения устанавливалась на расстоянии более100 МГц от центра линии усиления. Ширина статической зоны захвата исуммарной интенсивности возрастала до максимального значения при токенакачки. В результате эксперимента было сделано заключение орасширении зоны захвата с ростом суммарной интенсивности встречных волн приувеличении тока накачки.В теоретических расчетах [68] так же проанализирована зависимостьполосы синхронизации от превышения накачки над порогом и отмечено, чтопревышение накачки над порогом в случае слабой и сильной связи в выражениедля полосы синхронизации явно не входит, однако оно определяет, будет ли связьсильная или слабая.Так для КЛ на смеси изотопов при малой расстройке генерации ипревышении усиления над потерями, полоса синхронизации будет убывать сростом превышения усиления над порогом почти по гиперболическому закону,что наблюдалось в работе [17].Так же в работе [68] было показано, что если для КЛ на чистом изотопе прирасстройке| |√(4.1)будет выполняться условие| |)⁄√((4.2)то с ростом превышения усиления над порогом полоса синхронизации будетувеличиваться ( – расстройка частоты генерации относительно центра линииусиления,(4.3),– ширина линии спонтанного излучения отдельного атома,–коэффициенты,описывающиеполяризуемостьактивной80среды,– комплексные коэффициенты, описывающие поляризуемостьактивной среды при).Таким образом, можно сделать вывод о том, что при определенныхпараметрах КЛ можно добиться как уширения, так и сужения шириныстатической зоны захвата при снижении тока накачки в активных газоразрядныхпромежутках.3.2Влияние тока накачки на ширину статической зоны захвата взеемановском кольцевом лазереТеоретические и экспериментальные результаты работ [17,30,68] былиполучены для КЛ с малым превышением усиления над потерями, плоскимоптическим контуром и линейной поляризацией излучения.Активная среда в ЗЛК представляет собой смесь газов He3-Ne20, т.е.
–одноизотопная.Дляосуществлениядвухчастотногорежимаиспользуетсянеплоский оптический контур с углом излома 32º, что обеспечивает круговуюполяризацию излучения. Использование зеемановской частотной подставки вдатчике ЭК-104С приводит к симметричному сдвигу частот= 192 кГцотносительно центра доплеровского контура усиления активной среды шириной1500 МГц при ширине линии спонтанного излучения атомаМГц [11],т.е.
для ЗЛК точно выполняется условие (4.1).Для проверки условия (4.2) запишем значения коэффициентовдлязеемановского лазерного датчика вращения с круговой поляризацией излучения.В работе [69] были получены следующие значения для коэффициентови. С учетом пленения резонансного излучения в ЗЛК при вычислениинелинейной поляризации активной среды коэффициенты̃̃принимают вид:(4.3)С учетом уравнений полученных в работе [68] при()()(4.4)81при(где)(4.5)(при нормировании на ku – доплеровская ширина линии усиления),√()ПризначенияМГц ив (4.2) получим:(4.7)20 МГц, тогда. Подставив.Таким образом, в зеемановском лазерном датчике вращения с круговойполяризацией излучения выполняются условия (4.1) и (4.2), а, следовательно, суменьшением тока накачки ширина зоны захвата в ЗЛК должна снижаться.3.3Экспериментальное исследование влияния тока накачки на ширинустатической зоны захвата в зеемановском кольцевом лазереПревышение накачки над порогом в ЗЛК достаточно велико () ипозволяет измерять ширину статической зоны захвата при изменении токанакачки в газоразрядных промежутках в диапазоне от 1 – 5 мА.Для эксперимента был выбран зеемановский лазерный датчик вращениятипа ЭК-104С, в котором была измерена ширина статической зоны захвата приразличных токах накачки в активных газоразрядных промежутках.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
