專利名稱：一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置及用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，同時(shí)還涉及一種溫 控器件在激光陀螺溫度補(bǔ)償中的用途。
背景技術(shù)：
激光陀螺作為一種原理先進(jìn)的光電式慣性敏感儀表，它無(wú)需機(jī)電 陀螺所必需的高速轉(zhuǎn)子，性能優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯，是新一代高靈敏、高精 度、大動(dòng)態(tài)范圍捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)的理想角速度傳感器，是迄今在慣性 技術(shù)領(lǐng)域唯一真正獲得了卓有成效的實(shí)際應(yīng)用的非機(jī)電式中高精度 慣性敏感儀表。全反射棱鏡式激光陀螺是一種新型激光陀螺，它避免 了傳統(tǒng)反射鏡式激光陀螺儀復(fù)雜的鍍膜工藝，具有性能穩(wěn)定，抗干擾 能力強(qiáng)、啟動(dòng)迅速、壽命長(zhǎng)、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，在捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)中 有著潛在的應(yīng)用前景。
但是，當(dāng)外界溫度變化時(shí)，全反射式激光陀螺中的關(guān)鍵部件熔融 石英棱鏡和腔體( 一般為微晶玻璃材質(zhì))的折射率、膨脹系數(shù)等將發(fā) 生變化，此外，當(dāng)穩(wěn)頻系統(tǒng)的工作時(shí)，充有干燥空氣的毛細(xì)管內(nèi)的空 氣折射率也將改變。這些變化將導(dǎo)致陀螺環(huán)腔的光軸受到擾動(dòng)，從而 引起光路發(fā)生偏移。所謂光路的偏移是指，當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)，諧振 腔的光軸發(fā)生微小的平移和傾斜。光路的偏移將引起諧振腔的腔長(zhǎng)和 環(huán)路所圍的面積改變，導(dǎo)致激光陀螺的標(biāo)度因數(shù)改變，此外，光路的偏移還會(huì)使衍射損耗、衍射非互易性和偏振度增加，導(dǎo)致激光陀螺產(chǎn) 生零漂。溫度對(duì)準(zhǔn)零偏超標(biāo)問(wèn)題限制了激光陀螺在高低溫、溫度突變
等惡劣工作環(huán)境的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供了 一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，解 決了激光陀螺溫度對(duì)準(zhǔn)零偏超標(biāo)的問(wèn)題，具有明顯的自適應(yīng)溫度補(bǔ)償 效果，解決了激光陀螺在高低溫、溫度突變等惡劣工作環(huán)境時(shí)的工程 應(yīng)用的難題，具有結(jié)構(gòu)緊湊可靠、工作性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的另 一 個(gè)目的是在于提供了 一種溫控器件在激光陀螺溫 度補(bǔ)償控制中的用途。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明釆用以下技術(shù)措施.-
一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，該裝置包括激光陀螺腔體、全 反射式棱鏡和金屬材質(zhì)外殼，其特征在于在激光陀螺腔體上或者金屬 材質(zhì)外殼上放置有溫度傳感器和溫控器件，溫度傳感器和溫控器件與 自適應(yīng)溫度控制電路相連接，(溫度傳感器、溫控器件和溫度控制電 路均可在巿場(chǎng)購(gòu)置，任何型號(hào)均可使用)。溫控器件包括半導(dǎo)體溫控 器(具有制冷和加熱兩種功能)以及普通電阻、加熱絲等，溫度傳感
器可以是高精度熱敏電阻或是其他能夠提供溫度信息反饋的器件，自 適應(yīng)溫度控制電路能夠根據(jù)反饋的實(shí)際溫度和設(shè)定溫度之差自適應(yīng) 驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體溫控器的電路。
該裝置其結(jié)構(gòu)如下，將溫控器件(例如半導(dǎo)體溫控器)貼在激光 陀螺的表面或者外部的金屬材質(zhì)殼體上，將溫度探測(cè)器放置在激光陀螺腔體上，當(dāng)激光陀螺工作在非正常溫度狀態(tài)時(shí)，由溫度傳感器將陀 螺實(shí)際溫度探測(cè)到，并且傳給自適應(yīng)溫度控制電路，自適應(yīng)溫度控制 電路根據(jù)之前設(shè)定的、滿足激光陀螺正常穩(wěn)定工作的溫度值及時(shí)二者 的溫度差異，然后根據(jù)這一溫度差異來(lái)提供適當(dāng)?shù)臏乜毓β瘦敵?，?出的溫控功率加載到溫控器件上，溫控器件對(duì)激光陀螺腔體進(jìn)行加熱 或者制冷，來(lái)驅(qū)動(dòng)腔體到正常穩(wěn)定的溫度工作點(diǎn)，或者工作中的溫控 器件給激光陀螺一定的溫度場(chǎng)，從而保證了激光陀螺的溫度運(yùn)轉(zhuǎn)。也 可將溫控器件貼在激光陀螺腔體的兩側(cè)支路上，將溫度探測(cè)器放置在 激光陀螺腔體上，當(dāng)激光陀螺工作在非正常溫度狀態(tài)時(shí)，由溫度傳感 器將陀螺實(shí)際溫度探測(cè)到，并且傳給自適應(yīng)溫度控制電路，自適應(yīng)溫 度控制電路根據(jù)這一溫度來(lái)提供一定的溫控功率輸出加載到溫控器 件上，工作中的溫控器件給兩側(cè)腔體加熱或者制冷，將激光陀螺由于 溫度變化造成的光路偏折重新反向偏折到正常光路中，從而保證了激 光陀螺的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
一種溫控器件在激光陀螺溫度補(bǔ)償中的用途，其過(guò)程是，例如將 半導(dǎo)體溫控器貼在激光陀螺的表面、兩側(cè)支路或者外部的金屬材質(zhì)殼 體上，通過(guò)半導(dǎo)體溫控器加熱或者制冷將在非正常溫度下的激光陀螺 的溫度控制在能夠正常工作的溫度范圍內(nèi)，從而遏制激光陀螺溫度對(duì) 準(zhǔn)零偏超標(biāo)，解決激光陀螺在高低溫、溫度突變等惡劣工作環(huán)境時(shí)的 工程應(yīng)用難題的用途。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)與效果
1、釆用溫控器件(例如半導(dǎo)體溫控器件)，使得器件的溫控能力大為提高，抗電磁干擾能力大大增強(qiáng)，滿足振動(dòng)、沖擊、寬溫度范圍 變化等各種惡劣環(huán)境或其他應(yīng)用環(huán)境的使用需求。
2、 釆用自適應(yīng)溫控電路，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，同 時(shí)可根據(jù)實(shí)際環(huán)境溫度進(jìn)行加熱和制冷兩種功能。
3、 溫度自適應(yīng)補(bǔ)償效果明顯，能夠滿足激光陀螺在高低溫、溫 度突變等惡劣工作環(huán)境時(shí)的工程應(yīng)用。


圖1 -腔體表面溫度補(bǔ)償控制的激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置結(jié)構(gòu)
圖2 -腔體支路溫度補(bǔ)償控制的激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖3為一種激光陀螺工作性能示意圖，如圖3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表示 為實(shí)驗(yàn)環(huán)境為低溫-4(TC，實(shí)驗(yàn)時(shí)，開(kāi)始測(cè)試前3個(gè)釆樣點(diǎn)(5分鐘) 未加制熱，后續(xù)開(kāi)始功率從0.25W開(kāi)始制熱，觀察脈沖數(shù)曲線；到第 18個(gè)采樣點(diǎn)增加溫控功率至0. 6W,觀察脈沖數(shù)曲線；到第36個(gè)采樣 點(diǎn)加熱功率增加至1.5W,觀察脈沖數(shù)曲線。到第54個(gè)采樣點(diǎn)增加加 熱功率至5W,觀察脈沖數(shù)曲線。
從圖3可以看出，激光陀螺的穩(wěn)定工作性能對(duì)溫度的變化十分敏 感，并且溫度補(bǔ)償控制裝置對(duì)激光陀螺工作穩(wěn)定性的提髙很有益處。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步 明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1:圖1為腔體表面溫度補(bǔ)償控制的激光陀螺溫度補(bǔ)償控 制裝置結(jié)構(gòu)圖，主要包括激光陀螺腔體ll (巿場(chǎng)均有購(gòu)置)、金屬材
質(zhì)外殼12、溫控器件13 (例如半導(dǎo)體溫控器13,半導(dǎo)體溫控器13 任何型號(hào)均可，巿場(chǎng)均有購(gòu)置)、自適應(yīng)溫度控制電路14 (自適應(yīng)溫 度控制電路14任何型號(hào)均可，巿場(chǎng)均有購(gòu)置)和溫度傳感器15 (溫 度傳感器15任何型號(hào)均可，巿場(chǎng)均有購(gòu)置)組成。將溫控器件13貼 在(通過(guò)機(jī)械擠壓或者粘合劑固定，通常二者接觸面之間涂有導(dǎo)熱硅 脂)激光陀螺腔體11的表面或者外部的金屬材質(zhì)外殼12殼體上，將 溫控器件13貼在激光陀螺腔體11的內(nèi)或外表面，或者將溫控器件 13貼在外部的金屬材質(zhì)外殼12殼體內(nèi)或外上(通過(guò)機(jī)械擠壓或者粘 合劑固定，通常二者接觸面之間涂有導(dǎo)熱硅脂)，溫度傳感器和溫控 器件與自適應(yīng)溫度控制電路相連接，將溫度傳感器15放置在激光陀 螺腔體ll上，當(dāng)激光陀螺工作在非正常溫度狀態(tài)時(shí)，由溫度傳感器 15將陀螺實(shí)際溫度探測(cè)到，并且傳給自適應(yīng)溫度控制電路14，自適 應(yīng)溫度控制電路14根據(jù)之前設(shè)定的、滿足激光陀螺正常穩(wěn)定工作的 溫度值及時(shí)二者的溫度差異，然后根據(jù)這一溫度差異來(lái)提供適當(dāng)?shù)臏?控功率輸出，輸出的溫控功率加載到溫控器件13上，溫控器件13對(duì) 激光陀螺腔體進(jìn)行加熱或者制冷，來(lái)驅(qū)動(dòng)腔體到正常穩(wěn)定的溫度工作 點(diǎn)，或者工作中的溫控器件13給激光陀螺一定的溫度場(chǎng)，從而保證
了激光陀螺的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
所述的金屬材質(zhì)一般為硬鋁，也可用銅、鐵、不銹鋼等其他材質(zhì),特殊情況時(shí)也可使用聚四氟乙烯材質(zhì)代替。
實(shí)施例2:圖2為腔體支路溫度補(bǔ)償控制的激光陀螺溫度補(bǔ)償控 制裝置結(jié)構(gòu)圖，主要包括激光陀螺腔體11、金屬材質(zhì)外殼12、溫控 器件13 (例如半導(dǎo)體溫控器)、自適應(yīng)溫度控制電路14和溫度傳感 器15組成。將溫控器件13貼在激光陀螺腔體11的兩側(cè)支路上，將 溫度傳感器15放置在激光陀螺腔體11上，當(dāng)激光陀螺工作在非正常 溫度狀態(tài)時(shí)，由溫度傳感器15將陀螺實(shí)際溫度探測(cè)到，并且傳給自 適應(yīng)溫度控制電路14,自適應(yīng)溫度控制電路14根據(jù)這一溫度來(lái)提供 一定的溫控功率輸出加載到溫控器件13上，工作中的溫控器件13給 兩惻腔體加熱或者制冷，將激光陀螺由于溫度變化造成的光路偏折重 新反向偏折到正常光路中，從而保證了激光陀螺的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施例3: —種溫控器件在激光陀螺溫度補(bǔ)償中的用途，其過(guò)程 是將溫控器件13貼在激光陀螺腔體11的表面、兩側(cè)支路或者外部的 金屬材質(zhì)殼體12上，通過(guò)溫控器件13加熱或者制冷將在非正常溫度 下的激光陀螺腔體ll的溫度控制在能夠正常工作的溫度范圍內(nèi)，從 而遏制激光陀螺溫度對(duì)準(zhǔn)零偏超標(biāo)，解決激光陀螺在高低溫、溫度突 變等惡劣工作環(huán)境時(shí)的工程應(yīng)用難題的用途。
權(quán)利要求
1、一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，包括激光陀螺腔體(11)、金屬材質(zhì)外殼(12)、溫控器件(13)、自適應(yīng)溫控電路(14)和溫度傳感器(15，其特征在于在激光陀螺腔體(11)上或者金屬材質(zhì)外殼(12)上放置有和溫度傳感器(15)和溫控器件(13)，溫度傳感器和溫控器件與自適應(yīng)溫度控制電路相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，其 特征在于所述的溫控器件(13 )貼在激光陀螺腔體(11 )的內(nèi)或外。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置，其 特征在于所述的溫控器件(13 )貼在金屬材質(zhì)外殼(12 )殼體內(nèi)或 外上。
4、 一種溫控器件在激光陀螺溫度補(bǔ)償控制中的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種激光陀螺溫度補(bǔ)償控制裝置及用途，該裝置包括激光陀螺腔體、金屬材質(zhì)外殼、溫控器件、自適應(yīng)溫控電路和溫度傳感器，其特征在于在激光陀螺腔體上或者金屬材質(zhì)外殼上放置有溫度傳感器和溫控器件。還涉及一種溫控器件在激光陀螺溫度補(bǔ)償中的用途。該發(fā)明解決了激光陀螺溫度對(duì)準(zhǔn)零偏超標(biāo)，具有明顯的自適應(yīng)溫度補(bǔ)償效果，解決了激光陀螺在高低溫、溫度突變等惡劣工作環(huán)境時(shí)的工程應(yīng)用的難題，具有結(jié)構(gòu)緊湊可靠、工作性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01C19/64GK101619975SQ200910062919
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者軍 樂(lè), 旭 劉, 王會(huì)升, 勇 程 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍武漢軍械士官學(xué)校光電技術(shù)研究所