本發(fā)明涉及激光陀螺儀控制，更具體地說，特別涉及一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、激光陀螺儀具有體積小、精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是目前應(yīng)用最廣泛的慣性元器件之一。激光陀螺儀在出廠之前，均需進(jìn)行嚴(yán)格的老化篩選和多工況測試以及基于這些測試數(shù)據(jù)的參數(shù)調(diào)整優(yōu)化，以確保每一支交付的激光陀螺儀都能處于性能最優(yōu)并具有高可靠性。但是在實際使用的復(fù)雜環(huán)境和應(yīng)用場景中，激光陀螺儀的預(yù)設(shè)參數(shù)未必最優(yōu)，性能未必最佳；激光陀螺本體充氣封裝后，盡管看光測試合格后，隨著出廠時間的推移，微晶玻璃本體及各封裝處均有可能出現(xiàn)緩慢的漏氣現(xiàn)象，激光陀螺可能隨著時間的推移出現(xiàn)光強(qiáng)逐漸減小等現(xiàn)象。如果能獲取這些實際應(yīng)用數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、存儲和讀取，對預(yù)測激光陀螺的壽命，掌握激光陀螺的性能在應(yīng)用過程中的變化規(guī)律將十分有益?；谶@些原因，有必要收集、記錄激光陀螺的現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)，分析這些數(shù)據(jù)并以此為基礎(chǔ)，在裝備對象的常規(guī)維檢過程中，對激光陀螺儀的各參數(shù)進(jìn)行讀取、調(diào)整、優(yōu)化和更新；根據(jù)激光陀螺儀的一些性能數(shù)據(jù)的變化，預(yù)估激光陀螺儀的使用壽命，以便進(jìn)行報廢或更新?lián)Q代。

2、此外，對激光陀螺儀運行數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和存儲，對于故障診斷和追溯也十分必要。為此有必要設(shè)計一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)，包括激光陀螺本體和激光陀螺控制系統(tǒng)；

4、所述激光陀螺本體包括激光諧振腔和一個陰極、二個陽極、抖輪和合光棱鏡，所述激光諧振腔由微晶玻璃腔體、兩片平面鏡和兩片球面鏡構(gòu)成，所述激光諧振腔內(nèi)產(chǎn)生兩束相向運行的激光，兩片所述球面鏡上裝有用于穩(wěn)定所述激光諧振腔腔長的壓電陶瓷，所述激光諧振腔還安裝有一個陰極、二個陽極，所述微晶玻璃腔體支承在抖輪上，所述抖輪輻條上貼裝壓電陶瓷，通過壓電陶瓷的變形驅(qū)動抖輪帶動腔體來回抖動產(chǎn)生正負(fù)交變的抖動偏頻，所述合光棱鏡安裝在其中一個平面鏡上；

5、所述激光陀螺控制系統(tǒng)包括微控制器及與微控制器連接的激光陀螺高壓電路、穩(wěn)頻電路、抖動控制電路、交流輸出小信號處理電路、鐵電存儲器、紐扣電池和通訊接口，所述激光陀螺高壓電路分別與一個陰極和二個陽極連接，所述穩(wěn)頻電路與一個平面鏡上的直流光電管和二個球面鏡上的壓電陶瓷連接，所述抖動控制電路與抖輪連接，所述交流輸出小信號處理電路與合光棱鏡上的交流光電管連接，所述鐵電存儲器用于記錄所述激光陀螺工作時的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)對激光陀螺的壽命進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)估，所述通訊接口用于設(shè)備巡檢時激光陀螺控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊、交互。

6、進(jìn)一步地，兩片所述平面鏡和兩片所述球面鏡相對設(shè)置在激光諧振腔的四個角。

7、進(jìn)一步地，二個所述陽極分別設(shè)置在兩個平面鏡和兩個球面鏡之間的激光諧振腔上，一個所述陰極安裝在二個球面鏡之間的激光諧振腔上。

8、本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述的基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)的方法，包括以下步驟：

9、s1、所述激光陀螺儀上電開機(jī)，所述激光陀螺控制系統(tǒng)啟動；

10、s2、啟動激光陀螺運行狀態(tài)的記錄子程序，該子程序讀取所述鐵電存儲器當(dāng)前數(shù)據(jù)記錄區(qū)的地址，加上地址偏移量后賦值給地址指針，記錄子程序?qū)⑻D(zhuǎn)到新地址開始數(shù)據(jù)記錄操作；

11、s3、記錄子程序?qū)⒂涗涢_機(jī)時間，讀出所述鐵電存儲器中預(yù)置的出廠數(shù)據(jù)，將所述激光陀螺儀當(dāng)前的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)與出廠數(shù)據(jù)進(jìn)行求誤差操作，當(dāng)誤差小于設(shè)定閾值時，則表示激光陀螺儀開始正常工作，記錄此時刻與開機(jī)時刻的時間間隔，作為此次激光陀螺儀工作的啟動時間，設(shè)置正常數(shù)據(jù)記錄參數(shù)n＝1，異常數(shù)據(jù)記錄參數(shù)m＝1，并將當(dāng)前數(shù)據(jù)記錄到起始數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)和均值記錄區(qū)，并分別寫其有效標(biāo)志字；

12、s4、當(dāng)達(dá)到下一次采樣時間，讀當(dāng)前數(shù)據(jù)并與出廠數(shù)據(jù)比較，若誤差小于設(shè)定閾值，賦值n＝n+1，當(dāng)n為奇數(shù)時，i＝1，對應(yīng)第1數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)；當(dāng)n為偶數(shù)時，i＝2，對應(yīng)第2數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)，先清零第i數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)和均值記錄區(qū)的有效標(biāo)志字，再將當(dāng)前數(shù)據(jù)寫到第i數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)，再寫其數(shù)據(jù)記錄區(qū)有效標(biāo)志字，用以表示第i數(shù)據(jù)組的數(shù)據(jù)記錄區(qū)的數(shù)據(jù)有效，將當(dāng)前數(shù)據(jù)減去第i數(shù)據(jù)組的均值記錄區(qū)的均值，再除以n后和該均值求和，得到當(dāng)前均值，將當(dāng)前均值寫到第i數(shù)據(jù)組的均值記錄區(qū)，覆蓋原有的均值記錄，并寫其均值記錄區(qū)有效標(biāo)志字，用以表示該均值記錄區(qū)的數(shù)據(jù)有效；

13、s5、若所讀當(dāng)前數(shù)據(jù)與出廠數(shù)據(jù)比較誤差不小于設(shè)定閾值，賦值m＝m+1，若m<＝3，將異常數(shù)據(jù)依次記錄到異常數(shù)據(jù)記錄區(qū)并寫有效標(biāo)志字；若m>3，則直接報錯，不再記錄異常數(shù)據(jù)；

14、s6、在巡檢或記錄查詢時，對激光陀螺儀中的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取操作，該讀取操作先讀取激光陀螺儀的型號和出廠基本參數(shù)，再讀取記錄區(qū)數(shù)據(jù)，包括正常工作數(shù)據(jù)或異常工作數(shù)據(jù)，當(dāng)讀取的有效標(biāo)志字正確時，該條數(shù)據(jù)完整有效；當(dāng)讀取的有效標(biāo)志字不正確時，則說明該條數(shù)據(jù)記錄不完整，判定該數(shù)據(jù)無效；

15、s7、在激光陀螺儀的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)被讀取到上位機(jī)后，上位機(jī)根據(jù)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)中的光強(qiáng)、抖動驅(qū)動電壓預(yù)估激光陀螺儀的壽命。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s1中的所述激光陀螺控制系統(tǒng)啟動包括：所述激光陀螺高壓電路將輸出超高壓引燃點亮激光陀螺，所述穩(wěn)頻電路將輸出穩(wěn)頻電壓調(diào)整激光陀螺的腔長，使激光陀螺工作在合適的工作模式，所述抖動控制電路將輸出抖動驅(qū)動信號，驅(qū)動所述抖輪使所述抖輪來回抖動，實現(xiàn)激光陀螺的抖動偏頻。

17、進(jìn)一步地，所述步驟s2中激光陀螺儀的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括開機(jī)時間、啟動時間、正常工作數(shù)據(jù)記錄、異常數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)記錄包括零偏均值、抖頻、和頻、穩(wěn)頻、直流光強(qiáng)、抖動驅(qū)動、抖動反饋、噪聲、溫度。

18、進(jìn)一步地，所述步驟s4中若發(fā)生系統(tǒng)掉電、故障異常時，數(shù)據(jù)記錄或均值記錄有效標(biāo)志字沒有完成正確的寫操作時，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)記錄區(qū)或均值記錄區(qū)的數(shù)據(jù)無效。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明可以收集、記錄激光陀螺的現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)，并基于現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行激光陀螺儀的狀態(tài)與壽命監(jiān)測，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易操作等優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括激光陀螺本體和激光陀螺控制系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，兩片所述平面鏡和兩片所述球面鏡相對設(shè)置在激光諧振腔的四個角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，二個所述陽極分別設(shè)置在兩個平面鏡和兩個球面鏡之間的激光諧振腔上，一個所述陰極安裝在二個球面鏡之間的激光諧振腔上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲器為鐵電存儲器，或其它具有寫操作速度快、掉電非易失、功耗低、高可靠性的存儲器。

5.一種根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述的基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟s1中的所述激光陀螺控制系統(tǒng)啟動包括：所述激光陀螺高壓電路將輸出超高壓引燃點亮激光陀螺，所述穩(wěn)頻電路將輸出穩(wěn)頻電壓調(diào)整激光陀螺的腔長，使激光陀螺工作在合適的工作模式，所述抖動控制電路將輸出抖動驅(qū)動信號，驅(qū)動所述抖輪使所述抖輪來回抖動，實現(xiàn)激光陀螺的抖動偏頻。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟s2中激光陀螺儀的狀態(tài)數(shù)據(jù)包括開機(jī)時間、啟動時間、正常工作數(shù)據(jù)記錄、異常數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)記錄包括零偏均值、抖頻、和頻、穩(wěn)頻、直流光強(qiáng)、抖動驅(qū)動、抖動反饋、噪聲、溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟s4中若發(fā)生系統(tǒng)掉電、故障異常時，數(shù)據(jù)記錄或均值記錄有效標(biāo)志字沒有完成正確的寫操作時，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)記錄區(qū)或均值記錄區(qū)的數(shù)據(jù)無效。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于鐵電存儲的激光陀螺儀狀態(tài)與壽命監(jiān)測系統(tǒng)及方法。系統(tǒng)包括：激光陀螺本體和激光陀螺控制系統(tǒng)；激光陀螺本體包括激光諧振腔和一個陰極、二個陽極、抖輪和合光棱鏡，激光陀螺控制系統(tǒng)包括微控制器及與微控制器連接的激光陀螺高壓電路、穩(wěn)頻電路、抖動控制電路、交流輸出小信號處理電路、鐵電存儲器、紐扣電池和通訊接口，鐵電存儲器用于記錄所述激光陀螺工作時的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)狀態(tài)數(shù)據(jù)對激光陀螺的壽命進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)估，所述通訊接口用于設(shè)備巡檢時激光陀螺控制系統(tǒng)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊、交互。本發(fā)明可以收集、記錄激光陀螺的現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)，并基于現(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行激光陀螺儀的狀態(tài)與壽命監(jiān)測，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，容易操作等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：樊振方,駱拓,羅暉,廖志坤,胡紹民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10