本發(fā)明屬于陀螺儀標(biāo)定，具體涉及一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積測量系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、激光陀螺儀具有絕佳的轉(zhuǎn)動測量分辨率，在慣性導(dǎo)航、地球物理、相對論檢驗等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光陀螺儀基于sagnac效應(yīng)構(gòu)成，其分辨率與光學(xué)干涉面積正相關(guān)，因此在近幾十年的研究中，大型化是高精度激光陀螺儀的發(fā)展趨勢。例如德國的gring陀螺儀，意大利的gingerino陀螺儀等，但是巨大的尺寸是在提高儀器精度的同時，也帶來了儀器標(biāo)定困難的問題。

2、傳統(tǒng)的陀螺儀標(biāo)定方式是轉(zhuǎn)臺調(diào)制轉(zhuǎn)速直接測量陀螺儀的轉(zhuǎn)速敏感系數(shù)，稱為“標(biāo)度因子”。但是目前激光陀螺儀巨大的尺寸導(dǎo)致沒有相匹配的轉(zhuǎn)臺，并且大型激光陀螺儀建設(shè)完成后幾乎不能移動，因此大型激光陀螺儀的標(biāo)度因子標(biāo)定問題是目前該領(lǐng)域一直等待解決的問題。

3、目前常用的估算標(biāo)度因子的方法是利用陀螺儀的特征參數(shù)進行理論計算，這些參數(shù)包括干涉區(qū)域面積、干涉區(qū)域周長和激光波長參數(shù)。其中只有面積測量精度最低，目前雖有根據(jù)陀螺儀的周長測量給出面積的變化率上限的報道，但沒有對光學(xué)干涉區(qū)域面積直接測量的技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積測量方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積測量方法，包括：

4、將量具設(shè)于激光陀螺儀的透射激光傳播路徑上，確保光束穿過量具的中心，則此時量具中心點的位置與透射激光的傳播路徑重合；

5、利用三維坐標(biāo)測量儀測量量具中心點的位置，得到量具的中心點坐標(biāo)值；移動量具，得到多組量具中心點的坐標(biāo)值；根據(jù)量具中心點的坐標(biāo)值進行線性擬合得到激光陀螺儀的某一邊的激光傳播路徑表達式；

6、根據(jù)某一邊的激光傳播路徑表達式的確定方法，確定激光陀螺儀所有邊的位置表達式，并在同一坐標(biāo)系上完成對于激光陀螺儀激光的各傳播路徑的構(gòu)建；

7、計算激光陀螺儀激光的各傳播路徑所構(gòu)建的封閉圖形的面積，該面積為激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積。

8、進一步，使用激光陀螺儀的腔外透射光確定腔內(nèi)激光的傳播路徑。

9、進一步，所述量具為使用角錐鏡構(gòu)成的靶球。

10、進一步，當(dāng)激光陀螺儀為方形時，所述圖形面積通過下式確定：

11、利用布雷特施奈德公式計算激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積，其公式為：

12、

13、其中，a為四邊形面積，p為四邊形周長，l1、l2、l3、l4為四邊形的邊長。

14、進一步，所述根據(jù)量具中心點的坐標(biāo)值進行線性擬合得到激光陀螺儀的某一邊的激光傳播路徑表達式；包括：

15、利用origin軟件對多個量具中心點坐標(biāo)值進行擬合，擬合公式為：

16、y1＝a1x1+b1

17、其中參數(shù)x1與y1代表以坐標(biāo)系的x軸與y軸的取值，坐標(biāo)系建立以激光跟蹤儀為坐標(biāo)原點，x方向與y方向為水平面任意兩垂直方向；參數(shù)a1在表達式中代表直線斜率，代表透射光在坐標(biāo)系中的傳播方向；參數(shù)b1為截距，表示光線與坐標(biāo)系y軸交點距激光跟蹤儀的距離。

18、進一步，所述測量量具中心點的位置，得到量具的中心點坐標(biāo)值，其包括：

19、利用三維坐標(biāo)測量儀測量量具中心點的位置，得到量具中心點的坐標(biāo)值；

20、測量多次量具中心點的各個維度的坐標(biāo)值，選取平均值作為最終的坐標(biāo)值。

21、進一步，將量具設(shè)于激光陀螺儀的腔外的透射激光傳播路徑上以確定腔內(nèi)激光的傳播路徑。

22、進一步，所述激光陀螺儀為長方形腔體或三角形腔體的光學(xué)陀螺儀。

23、進一步，所述將量具設(shè)于激光陀螺儀的透射激光傳播路徑上；包括：

24、使用量具放在腔外透射光的路徑上，通過測量量具的位置，得到腔外透射激光傳播路徑上的特征點的位置。

25、進一步，還包括：計算封閉圖形的邊長，即為激光陀螺儀的光學(xué)傳播路徑周長。

26、本發(fā)明提供的一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積測量方法具有以下有益效果：

27、本發(fā)明設(shè)計了一種針對激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積測量方法，利用量具來定位激光陀螺儀透射激光的傳播路徑，通過測量量具在透射激光傳播路徑上的多個位置的坐標(biāo)并將其作為特征點位置坐標(biāo)，再利用多個特征點位置坐標(biāo)值擬合激光傳播直線方程，重構(gòu)激光在陀螺儀中的傳播路徑，以計算激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積，解決了激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積難以測量的難題。

技術(shù)特征：

1.一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，其特征在于，使用激光陀螺儀的腔外透射光確定腔內(nèi)激光的傳播路徑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，其特征在于，所述量具為使用角錐鏡構(gòu)成的靶球。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，其特征在于，當(dāng)激光陀螺儀為方形時，所述圖形面積通過下式確定：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，其特征在于，所述根據(jù)量具中心點的坐標(biāo)值進行線性擬合得到激光陀螺儀的某一邊的激光傳播路徑表達式；包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于，所述測量量具中心點的位置，得到量具的中心點坐標(biāo)值，其包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的測量方法，其特征在于，將量具設(shè)于激光陀螺儀的腔外的透射激光傳播路徑上以確定腔內(nèi)激光的傳播路徑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的測量方法，其特征在于，所述激光陀螺儀為長方形腔體或三角形腔體的光學(xué)陀螺儀。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的測量方法，其特征在于，所述將量具設(shè)于激光陀螺儀的透射激光傳播路徑上；包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的測量方法，其特征在于，還包括：計算封閉圖形的邊長，即為激光陀螺儀的光學(xué)傳播路徑周長。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積測量方法，屬于陀螺儀標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，包括:量具，設(shè)于激光陀螺儀的透射激光傳播路徑上，確保光束穿過量具的中心，則此時量具中心點的位置與透射激光的傳播路徑重合；三維坐標(biāo)測量儀，用于測量量具中心點的位置，得到量具的中心點坐標(biāo)值；移動量具，得到多組量具中心點的坐標(biāo)值；根據(jù)量具中心點的坐標(biāo)值進行線性擬合得到激光陀螺儀的某一邊的激光傳播路徑表達式；構(gòu)建激光陀螺儀所有邊的位置表達式，在同一坐標(biāo)系上完成對于激光陀螺儀激光的傳播路徑的構(gòu)建；計算激光陀螺儀激光的傳播路徑所構(gòu)建的封閉圖形的面積，即為激光陀螺儀的光學(xué)干涉區(qū)域面積。該方法能夠準(zhǔn)確測量激光陀螺儀的光學(xué)干涉面積。

技術(shù)研發(fā)人員：張潔,陳宇軒,鐘宇宏,劉雅文,姚錦佩,柳奎,陸澤晃
受保護的技術(shù)使用者：華中科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5