Диссертация (1090397), страница 5
Текст из файла (страница 5)
В многослойных покрытиях рассеяние и поглощение31излучения на внутренних дефектах проявляется гораздо сильнее, чем воднослойных.Из полученных данных видно, что ширина статической зоны захвата приотсутствии частотной подставки, возрастала гораздо быстрееи имеланаибольшее конечное значение для первого ЗЛК, все 4 зеркала которого имеютпериодическую структуру SiO2/TiO2 и не подвергались процедуре отжига.Наименьшие показатели в изменении ширины зоны захвата при наибольшейскорости релаксации наблюдаются во втором ЗЛК, в резонаторе которого тризеркала имеют структуру SiO2/Ta2O5 и одно зеркало SiO2/TiO2, и в третьем ЗЛК счетырьмя зеркалами типа ЗЛК SiO2/Ta2O5.
В четвертом ЗЛК все зеркала так жеимеют структуру SiO2/TiO2, но прошли процедуру отжига. То есть, образованиедифракционной решетки под действием поля стоячей волны, связано не только сосвойствами поверхностного слоя SiO2, но и последующих слоев, при этом слойTiO2 обладает большим поглощением, чем слой Ta2O5. Результаты экспериментаговорят о том, что предпочтительнее использовать в резонаторе ЗЛКдиэлектрические зеркала типа SiO2/Ta2O5 прошедшие процедуру отжига, котораяуменьшает количество структурных дефектов на зеркалах и выводит из нихпримесные газы. Об этом также свидетельствуетзахваташирина статической зоны, которая для ЗЛК №1 почти в два раза больше, чем для ЗЛК № 2, 3, 4 исоставляет соответственноМодель дифракционной решеткиподтверждает еще одни эксперимент,проведенный с зеемановским лазерным датчиком типа К-5 с ширинойстатической зоны захвата, в несколько раз превышающей допустимые дляданного прибора значения.
Первоначальная ширина статической зоны захвата дляданного датчика по четырем последовательным продольным модам составила:= 489 Гц, 566 Гц, 491 Гц, 652 Гц. После чего, датчик был помещен в камерутепла и холода, и в течение 2 часов непрерывно работал с включенной частотнойподставкой при температуре окружающей среды 75°С. После эксперименташирина зоны захвата была измерена повторно и составила соответственно:=189 Гц; 154 Гц; 147 Гц; 167 Гц. Таким образом, благодаря «выжиганию»32дифракционной решетки с поверхности диэлектрических зеркал красным светомпри температуре 75°С, удалось снизить величину захвата в данном приборе на70%.1.5Влияние скорости входа в захват на ширину зоны захватаИзвестно, что ширина зоны синхронизации зависит от скорости входа взахват [47].
Для исследования данного эффекта в ЗЛК был проведен экспериментна специальной установке для измерения захвата, имеющей несколько режимовуправления скоростью снижения тока в катушках НУ. Схема экспериментальнойустановки представлена на рисунке 1.11.питаниеПКИ-6сигналрегулировкипериметраЗЛКтокГенератортреугольноготокасигналвращенияАналоговыйчастотомертоксигналвращения«Х»«У»Н-307Рисунок 1.11 – Схема установки для измерения статической зоны захвата в ЗЛКПКИ-6 обеспечивает работу ЗЛК, СРП переведена в ручной режим снастройкой периметра по центру доплеровского контура.
При измерении зонызахвата частотная подставка создается путем подачи знакопеременного токатреугольнойформы в катушки НУ от генератора треугольно тока. Сигнал33треугольноготокапоступаетнавходоси«Х»двухкоординатногографопостроителя Н-307. Выходной сигнал вращения с ЗЛК поступает на входаналогово частотомера, где преобразовывается в постоянное напряжениепропорциональное частоте сигнала вращения.
Это напряжение поступает на входоси «У» двухкоординатного графопостроителя Н-307. При изменении тока НУпроисходит вход в статическую зону захвата и выход из нее.Для эксперимента было выбрано три резонатора ЗЛК для датчиков типа К-5.Величина статической зоны захвата измерялась на четырех последовательныхпродольных модах при изменении тока в катушках НУ со скоростью 3 мА/сек и13 мА/сек. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 – Изменение ширины зоны захвата от скорости уменьшения тока вкатушках невзаимного устройстваНомерШирина зоны захвата, ГцШирина зоны захвата, ГцЗЛКпри скорости 3 мА/секпри скорости 13 мА/сек179; 88; 76; 6856; 69; 70; 55274; 71; 80; 6944; 23; 65; 353113; 104; 125; 10668; 79; 67; 68Полученные результаты говорят о том, что с ростом скорости входа в захватконечная ширина зоны синхронизации уменьшается, при незначительномснижении точности измерения.
В среднем величина захвата снизилась на 33%при увеличении скорости в 4 раза, при этом точность измерения снизилась на10%. Данный эффект можно так же объяснить наведениемдифракционнойрешетки уже при приближении к захвату согласно модели, предложенной вработе [19].341.6Методикаизмеренияотносительногоотклонениямасштабногокоэффициента зеемановских лазерных датчиков вращенияСвязь встречных волн через обратное рассеяние приводит к отклонениюмасштабного коэффициента (МК) ЛГ от расчётного значения и к погрешностиизмерения ЛГ.
В общем случае характер зависимостиот параметров связиописан в работе [48].Применениепериодическойчастотнойподставкиприводитксущественному нелинейному характеру поведения частотной характеристики приугловых скоростях истинного вращенияпоставки (близких к амплитуде частотной) [21,49]. В этой зоне частотная зависимость МК испытываетосцилляцию по типу аномальной дисперсии [50] вблизи частоты поглощения, чтоявляется следствием сильной связи встречных волн как показано на рисунке 1.12.∆K∆KmΩп - ΩlΩR - ΩlΩпΩR-∆KmРисунок 1.12 – Нелинейность выходной характеристики ЗЛК при скоростивращения близкой к амплитуде частотной поставки35Для количественной оценкив зеемановских лазерных датчикахвращения можно использовать приближенную формулу, полученную в работе[22] экспериментально:( )(1.4)Ширина области существенной нелинейности МК составляет величинупорядка нескольких ширин статической зоны захвата и составляет для ЗЛКпри средних.Для оценки точностных параметров ЗЛК нам достаточно знать значениепрималыхугловыхскоростяхизнакопеременной частотной подставкискоростяхблизкихкамплитуде.На основе этих соображений автором была разработана методика измеренияотносительного отклонения МК для зеемановских лазерных датчиков вращения[51].Отклонение МК датчикаизмеряют при помощи ПКИ-6, реверсивногосчетчика ТЕРМИНАЛ, двух персональных компьютеров (ПК) и поворотногостола, обеспечивающего поворот на угол 360 с погрешностью не более 5 сразличнойскоростью вращения.
ДляпроверкиотклоненияМК датчикустанавливают в корпус и закрепляют на поворотном столе с помощьюспециальной оснастки. ПК 1 с помощью блока управления обеспечивает работуповоротного стола, а ПК 2 производит обработку данных, поступающих с датчикачерез ТЕРМИНАЛ. Указанные выше приборы соединяют согласно рисунку 1.13.Измерение МК происходит на двух скоростях вращения (18 и 90 ᵒ/сек): дваизмерения для поворота на 360º по часовой стрелке и два измерения для поворотана 360º против часовой стрелки.
Число пар оборотов выбирается равным 1, приэтом точность измерения составит. Если необходима большая точность,то выбирается число пар оборотов равное 2, при этом точность измерениясоставит уже.36сигналывращенияПоворотный столЛГТЕРМИНАЛсигналывращенияБлокуправленияСигнал,регулирующийвращениесигналрегулировкипериметрапитаниеПК2сигналвращениястолаПКИ-6ПК1Рисунок 1.13 – Схема измерения отклонения масштабного коэффициентаМК измеряют на четырех последовательных модах:скорости вращения поворотного стола 18 и 90 ᵒ/сек. Значение МКпри,/имп,вычисляется по формуле 1.5:||(1.5)где 2 – коэффициент, учитывающий разворот датчика на фиксированный угол вдвух направлениях;2 – коэффициент, учитывающий удвоение импульсов Терминалом;– угол поворота 360, с погрешностью 5 ", выраженный в угловых секундах;– число импульсов с учетом знака, накопленных программой «Масштабныйкоэффициент» за время измерения при повороте по часовой стрелке;– число импульсов с учетом знака, накопленных программой «Масштабныйкоэффициент» за время измерения при повороте против часовой стрелки.С целью повышения точности и уменьшения случайной ошибки для каждоймоды проводят три измерения.
Из полученных данных выбирается два значения37МК, отличие которых по числу накопленных ТЕРМИНАЛОМ импульсовне превышает 20.Таким образом, получается набор из двух значений МК для четырехпоследовательных продольных мод при скоростях вращения поворотного стола18 и 90 ᵒ/сек.Далее вычисляется среднее значение МК по формуле 1.6:{∑()∑()}(1.6)Рассчитывается максимальное отклонение МК от среднего значенияпри двух скоростях вращения поворотного стола 18 и 90 ᵒ/сек по формуле 1.7:||(1.7)Величина относительного отклонения МК рассчитывается по формуле 1.8:(1.8)Датчиксчитаетсявыдержавшимиспытание,еслиотклонениеМК.Данная методика позволяет проводить отбор зеемановских лазерныхдатчиков вращения по отклонению МК для различных областей применения.1.7ВыводыВ первой главе на основе качественного анализа показано, что в КЛ счетырёх-зеркальнымрезонаторомсимметричноеотносительнодиагоналирасположение пьезодвигателей предпочтительно по сравнению с расположениемпьезодвигателей на соседних зеркалах.Экспериментально показано, что для зеемановских лазерных датчиковвращения:1.Изменение температуры окружающей среды не оказывает существенноговлияния на среднюю ширину статической зоны захвата, которая составляет всреднем 150 Гц во всем диапазоне рабочих температур.382.С вероятностью 72% изменение захвата относительно среднего значения непревышает 30 Гц, хотя максимальный разброс значений захвата достигает 200 Гц.3.Предварительный выбор одной рабочей моды для каждого датчикапозволяет уменьшить разброс получаемых значений захвата, и его максимальнаявеличина в этом случае не превосходит 50 Гц в НКУ и 100Гц во всем диапазонерабочих температур.4.При длительной работе ЗЛК в режиме синхронизации частот от 30 минут иболее ширина статической зоны захвата увеличивается в 5-10 раз.
Если жевывести рабочую точку датчика на значительное удаление от зоны захвата,ширина зоны захвата уменьшается, возвращаясь к первоначальному значению.5.Сочетание длительной работы датчика с включенной частотной подставкойпод воздействием повышенных температур позволяет уменьшить ширинустатической зоны захвата для некоторых приборов.6.Экспериментально показано, что ширина зоны захвата в ЗЛК уменьшается сростом скорости входа в захват.7.РазработанаметодикаизмеренияотносительногоотклоненияМК,позволяющая проводить отбор зеемановских лазерных датчиков вращения поданному параметру для различных областей применения.39Глава 2. Динамические зоны захвата встречных волн в зеемановских лазерныхдатчиках вращения при температурных воздействиях2.1Возникновение динамических зон захвата в зеемановских лазерныхдатчиках вращенияПри отражении от зеркала циркулярного поляризованной волны внеплоском резонаторе ЗЛК поляризация в ней изменяется на ортогональную.Следовательно, изменяется и знак магнитной чувствительности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
