Диссертация (1090397), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Точностныепараметры прибора, полученные при горении разряда в одном плече в ГРП КЛвыше, чем при стандартном режиме работы датчика с током накачки =1,2 мА.103Зеемановские лазерные датчики вращения, работающие с горением4.3разряда в одном плече в каждом газоразрядном промежуткеПредварительные испытания ЗЛК с горением разряда в одном плече вкаждом ГРП дали положительный результат и позволили повысить точностныепараметры датчика за счет уменьшения токовой составляющей дрейфа смещениянуля. В результате было изготовлено 4 новых прибора согласно рисунку 5.2на основе датчика К-5 со следующими доработками:1.использованы балластные сопротивления типа С1-4-0,5 сопротивлением 20кОм вместо С1-4-0,5 сопротивлением 51 кОм и присоединены к контактам 2 и 4проводов поджига П1 и П2;2.полностью исключены контакты 1 и 5, провода анодов А1 и А2,стандартный термодатчик и две катушки невзаимного устройства L1 и L2;3.уменьшено число секций катушки компенсации L5, число витков в каждойсекции катушки равно 40, намотка осуществлена в 1 слой под катушками L3 и L4;4.число витков катушек L3 и L4 увеличено до максимально возможного (неменее 160 витков в каждой), при этом число витков катушки L5 в секциях такжеувеличено в два раза;5.в каждой катушечной выборке для катушек L3 и L4 установлено потермодатчику ТД1 и ТД2 типа 701-102ВАВ-ВОО соответственно.Такимобразом,былаоптимизированаконструкциязеемановскоголазерного датчика типа К-5 для стабильной и эффективной работы с горениемразряда в одном плече в каждом ГРП при токе накачки =1,6 мА.
Схема приборадо и после доработки представлена на рисунке 5.2, красным показано горениеразряда в активных промежутках.В результате были получены следующие данные: амплитуды сигналоввращения АВ1, АВ2 = 0,4 – 0,6 В (уменьшилось в 3 раза, ниже нормы); разностьфаз встречных волнподставки(соответствует норме), амплитуда частотной= 50 – 55 кГц (соответствует норме), что соответствует Кну =100 –110 кГц/А; магнитная чувствительность Sм = 5,4 – 6 `/мин/Э (соответствует104норме); коэффициент передачи катушки компенсации Ккк = 15 кГц/А(соответствует норме); напряжение горения Uгор = 550 – 590 В (снизилось на 25%,ниже нормы). Основные точностные параметры датчиков для разных режимовработы представлены в таблице 5.6.а)б)Рисунок 5.2 – Схема работы ЗЛК с поджигом разряда:а) в двух плечах в каждом ГРП (стандартная);б) в одном плече в каждом ГРПИз таблицы 5.6 видно, что в датчике с горением разряда в одном плече вГРП максимальная погрешность дрейфа нуля при использовании короткойкалибровки снизилась в 2,5 раза для ЗЛК № 1 и 2, а в ЗЛК № 3 и 4 в 3 разавозросла.
Максимальная погрешность дрейфа нуля при использовании длиннойкалибровки снизилась в среднем на 30% для всех четырех ЗЛК с горением разрядав одном плече в ГРП. Средняя ширина статической зоны захвата составилаГц, что на 35% меньше, чем при стандартной электрической схемедатчика с горением разряда в двух плечах в ГРП. Рост ошибки для ЗЛК № 3и 4при использовании короткой калибровки связан с кривизной резонатора и с тем,105что разряд был погашен не в тех плечах в ГРП. Специально изготовленныеприборы 5-6 изготовленные минимальные ошибки измерения угловой скорости.Таблица 5.6 – Влияние режимов работы ЗЛК на точностные параметры ЗЛК приразличной внешней температуре№, Гц,,1 пл.
в2 пл. в1 пл. в2 пл. вГРПГРПГРПГРП10,0970,1750,05320,330,9830,394ЗЛК1пл в ГРП2пл в ГРП0,0764790,0620,15601050,1250,1130,11638690,670,220,140,21516050,2–0,05–67–60,11–0,054–48–Что бы понять, чем обусловлено снижение погрешности дрейфа нуля, втаблице 5.7 приведены значения выбега токовойи магнитнойсоставляющей дрейфа при трех температурных воздействиях для датчика,работающего с разрядом в одном и двух плечах в ГРП, а также изменениетемпературы корпуса прибора ∆Т во время работы.Из полученных данных видно, что режим работы датчика с горениемразряда в одном плече в ГРП позволяет снизить величину выбега токовой имагнитной составляющей дрейфа нуля. Температура корпуса снизилась на 20% засчет уменьшения энергопотребления на 30%.Такженаданномприборебыласнятазависимостьизмененияуправляющего напряжения на пьезоблоках за 1 час работы при различныхвнешних температурах при двух режимах работы с горением разряда с одним идвумя плечами в ГРП: НКУ – 9 и 7 В, -55ºС – 40 и 70 В, 75ºС – 7 и 12 В.
Таким106образом,данныйрежимработыдатчикапозволилснизитьизменениеуправляющего напряжения на пьезокерамике на 36%, что в дальнейшем позволитувеличить время непрерывной работы в одномодовом режиме для зеемановскихлазерных датчиков вращения типа ЭК-104С.Таблица 5.7 – Сравнение режимов работы ЛГ при разной температуреТемпературный,∆Т, ºС,1пл. в2 пл. в1 пл. в2 пл. в1 пл. в2 пл.
вГРПГРПГРПГРПГРПГРПНКУ0,341,10,281,5811-55ºС0,721,30,290,461175ºС0,240,830,170,2910режимИмея на сегодняшний день достаточный запас усиленияв ЗЛК за счетсущественного снижения потерь на зеркалах, появилась возможность получитьстабильную генерацию в ЗЛК с горением разряда в одном плече в ГРП, чтораньше было не возможно. При этом полностью сохраняется симметрия длябегущих встречных волн.Переход на новую электрическую схему открывает новые перспективныевозможности развития зеемановских лазерных датчиков, позволит отказаться отдополнительных электродов, упростить конструкцию КЛ, снизить габариты истоимость прибора, а так же открывает новые возможности для создания в единомкорпусе трехосного зеемановского ЛГ.4.4Выводы1.Работа ЗЛК с горением разряда в одном плече в каждом ГРПпозволяетуменьшитьэнергопотреблениедатчикана30%,температуру107саморазогрева резонатора ЗЛК на 20%, снизить ширину статической зоны захватана 35%, уменьшить погрешность дрейфа нуля за счет уменьшения начальноговыбега токовой и магнитной составляющей дрейфа, снизить изменениеуправляющего напряжения на пьезокерамике.2.Показаны преимущества режима работы датчика с горением разрядав одном плече в ГРП перед стандартной схемой: снижение влияния неточностиизготовления, снижение энергопотребления, упрощение конструкции резонатораЗЛК за счет отказа от «электрической» диафрагмы и дополнительных элементовподжига.108ЗаключениеВ данной диссертационной работе проведены исследования, направленныенаповышениеточностииувеличениевременинепрерывнойработымалогабаритных лазерных датчиков угловой скорости с частотной подставкой наэффекте Зеемана и получены следующие основные результаты:1.Экспериментально исследовано влияние температуры окружающейсреды на ширину статической зоны захвата ЗЛК, проведен статистический анализрезультатов.
Показано, что благодаря симметричному относительно диагоналирасположению пьезодвигателей в четырёх-зеркальном резонаторе ЗЛК изменениетемпературы окружающей среды не оказывает существенного влияния насреднюю величину статической зоны захвата. Предварительный выбор однойрабочей моды для каждого зеемановского лазерного датчика вращения позволяетуменьшить разброс получаемых значений захвата.2.Получена зависимость изменения ширины статической зоны захватаот времени работы зеемановского датчика с отключенной частотной подставкой.Показано, что за время работы датчика в зоне захвата в течение 2 часов взависимости от типа зеркал, применяемых в резонаторе датчика, ширинастатической зоны захвата может увеличиться в 4-10 раз. Последующая работадатчика с включенной подставкой за время порядка 1 часа уменьшает ширинузоны захвата до первоначальной величины.3.Разработана методика измерения относительного отклонения МК,позволяющая проводить отбор зеемановских лазерных датчиков вращения поданному параметру для различных областей применения.4.Экспериментально исследовано влияние температуры окружающейсреды на ширину динамических зон захвата в зеемановском лазерном датчикевращения, проведен статистический анализ результатов.
Показано, что средняя109ширина динамических зон захвата не превышает 10 Гц во всем диапазоне рабочихтемператур. В то же время имеются датчики с шириной динамических зон в 5-10раз превышающей среднее значение. В результате проведенного исследованияпредложена гипотеза о причинах появления «аномальных» динамических зонзахвата в ЗЛК.5.Показано, что использование «медленного меандра» в качестведесинхронизирующего воздействия предпочтительнее «ошумления» частотнойподставки,таккаквеличинашумовойсоставляющейсмещениянулязеемановского лазерного датчика вращения при использовании «медленногомеандра» в пять раз ниже, чем при использовании «ошумления» частотнойподставки.6.Разработанаметодикаизмеренияотносительногоизмененияпериметра резонатора ЗЛК, с последующим пересчетом на ТКЛР материаларезонатора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
