Интегрированные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов - Анучин О.Н.
ISBN 5-90780-22-8
Скачать (прямая ссылка):
несмотря на разработку и широкое использование специальных
1: типов стеклокерамики со сверхмалыми коэффициентами относи-
11 тельного линейного расширения (до 10~8 и лучше), температурные деформации резонатора приводят к явлениям, аналогичным дрейфу нуля ЛГ. Для учета температурных смещений в процессе
0 калибровки строится температурная модель, после чего остаточный тепловой дрейф для промышленных ЛГ нс превышает
с" 0,002 град/ч.
и" Специфической является погрешность ЛГ, порождаемая вне-
"я шним магнитным полем. Ее природа обусловлена эффектом Фа-11 радея, который проявляется в оптико-физических схемах ЛГ, где поляризация встречных волн нс является строго линейной. Наи-°' меньшей чувствительностью к внешним магнитным полям обла-0 дают зеркальные ЛГ с планарным ходом лучей в резонаторе. Для т них чувствительность к магнитным полям оценивается величиной до 0,001 град/ч-при магнитном экранировании. Существенно хуже эти показатели у четырехчастотных и призменных ЛГ. а Наконец, следует отмстить влияние нестабильности и асим-
31!* метри и масштабного коэффициента ЛГ на точность ИНС. Здесь наибольшее влияние оказывают дисперсия активной среды и с0 затягивание частоты к центру атомной линии. Относительная к" нестабильность масштабного коэффициента в современных ЛГ № составляет несколько единиц 1O-6. Оценка вклада погрешности нК масштабного коэффициента, равной 5-Ю"6 в ошибку ориентации 1Э' оси крена после маневра по крену на 360° оценивается приблизительно в 7 утл. с. Важным преимуществом ЛГ перед традиционными механическими гироскопами является малая величина асимметрии масштабного коэффициента, определяемая, например, как разность между его значениями при положительных и 11 отрицательных знаках угловой скорости. Асимметрия вызывает эффект детектирования и порождает ошибку типа дрейфа, кото-^ Рая проявляется как смещение нуля ЛГ, Для реальных условий
198
вибрации, когда амплитуды угловой скорости не превышают 1 град/с. а асимметрия масштабного коэффициента составляет Ю-6, вызываемый асимметрией дрейф достигает 0,001 грзд/ч.
При синтезе структуры БИИМ на ЛГ перед ее разработчиками встает серьезная проблема выбора оптимальной оптико-физической схемы ЛГ из числа серийно выпускаемых или сделанных по специальному заказу, удовлетворяющих требованиям технического задания по точности, габаритам, энергопотреблению и др. Чаще всего эти требования противоречивы, о чем свидетельствует табл.3,1, в которой приведены зависимости ряда параметров лазерного гироскопа от периметра резонатора L. Здесь a(L) ~ коэффициент, учитывающий увеличение толщины моноблока ЛГ при увеличении периметра.
Таблица 3.1
Параметр Зависимость от L
Разрешение
Нестабильность масштабного коэффициента (за счет дисперсии активной среды) L-2
Нелинейность масштабного коэффициента (за счет обратного рассеяния) І'5
Нестабильность дрейфа Ir*
Случайный дрейф (за счет внброподставки)
Поте m шальная погрешность L-2
Обьем и масса L2 [\ +a(L)]
Нетрудно видеть, например, что стремление к миниатюризации ЛГ неизбежно будет сопровождаться снижением точностных характеристики, и, наоборот, повышение точности ЛГ приведет к увеличению массогабаритньгх характеристик. В современных ИНС средней и высокой точности получили наибольшее распространение ЛГ с периметром около 28 - 40 см, длиной волны 0,63 мкм, имеющие:
• масштабный коэффициент Ю6;
• разрешение кз — 2,1 угл.с./имп.;
• нестабильность масштабного коэффициента менее Ю~6; .,
• нелинейность масштабного коэффициента Ю"6;
• постоянная составляющая дрейфа <0,1 град/ч;
• нестабильность дрейфа 0,002 - 0t004 град/ч;
• случайный дрейф 0,0005 - 0,00t град/." ,?-.
199
В тех случаях, когда выбор ЛГ ограничен и их точностные характеристики не позволяют реализовать БИНС с необходимыми тактико-техническими требованиями, весьма эффективными оказываются методы и средства автокомпенсации погрешностей ЛГ, где его положительные свойства проявляются в наибольшей степени.
Следует отмстить, что накопленный отечественный и зарубежный опыт разработки и серийного (мелкосерийного) выпуска ЛГ различных оптико-физических схем позволяет отобрать наилучшие решения для их дальнейшего использования в новых конструкциях ЛГ. Отметим некоторые из них.
Конструкции резонатора ЛГ. К потенциальной точности в наибольшей степени позволяют приблизиться ЛГ с зеркальной конструкцией резонатора. Но это возможно только при условии освоения уникальной технологии изготовления многослойных диэлектрических зеркал. Их лучшие образцы сегодня характеризуются потерями порядка 3-Ю"6, что обеспечивает значительное увеличение добротности резонатора и снижение зоны захвата. Однако стоимость таких зеркал весьма высока и в значительной степени определяет цену ЛГ (до 25% полной стоимости). В противоположность зеркальным конструкциям ЛГ с призченными отражателями не требуют столь высоких технологий, не используют диэлектрических покрытий для призм полного внутреннего отражения и более устойчивы к воздействию разряда. Потенциально ЛГ с призмами полного внутреннего отражения позволяют приблизиться по стоимости к волоконно-оптическим гироскопам, существенно превосходя Hx по точности.
