激光陀螺抗辐照读出系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本实用新型属于激光陀螺航天适用性技术，具体涉及一种新型激光陀螺抗辐照读出系统。
【背景技术】
[0002]激光陀螺因其所独有的启动快、抗冲击震动性能强、动态范围大、输出带宽大以及可靠性高等优点，是捷联式惯性导航系统的理想元件。相对于在航空、航海领域取得的广泛应用，激光陀螺在航天环境中成功应用的实例并不多。相关研究结果表明，限制其航天应用的主要原因在于:航天环境中的辐照强度远高于航空与航海环境。作为激光陀螺光信号的采集元件，光电管的性能受辐照环境影响显著。当辐照达到一定剂量后，光电管的性能将发生急剧下降，直接导致激光陀螺发生计数故障，造成陀螺失效。正是由于上述缺点的存在，近年来，激光陀螺的抗辐照技术受到了国内外的广泛关注。激光陀螺采用读出系统抗辐照改进方案后，可以降低激光陀螺计数故障的发生几率，增强读出系统的抗辐照能力，从而提高激光陀螺的航天环境适用性。
[0003]如图1，现有技术的激光陀螺读出装置通常由一只双光窗光电管与一个合光棱镜构成。激光陀螺谐振腔内运行的顺、逆时针光经输出镜透射，并由合光棱镜接收。顺、逆时针光在合光棱镜中经不同光路，在其内表面发生多次折、反射后，在棱镜的出射表面上某点处重合，并形成干涉光斑。将双光窗光电管固定于该出射点处接收上述干涉光信号。为确保激光陀螺正确解调，其几何中心与该光斑中心重合，其光窗方向与干涉条纹方向一致。为了保证完全接收陀螺输出的光功率以及装置体积最小化，使用的光电管光敏面面积需要与上述干涉光斑面积等大。根据Sagnac效应，当陀螺相对惯性空间发生转动时，干涉条纹将发生定向移动。因此，光电管通过将单位时间内掠过其光敏面的条纹数转化为相应的电信号，通过后端的电路处理，便可获得外界转速信息。
[0004]通常情况下，辐照将引起激光陀螺信号异常或对信号造成不利影响，导致错误转速信息的产生并令传感器性能变差。根据空间辐照影响光电管性能的作用机理，光电管对辐照噪声的敏感性大小取决于其光敏面尺寸:光敏面尺寸越大，其敏感性越大，反之亦然。因此，较大的光敏面尺寸决定了现有技术的激光陀螺读出装置特别容易受到辐射引起的噪声影响。
[0005]此外，利用球面镜反射的方式缩小陀螺输出的干涉光斑尺寸，从而达到缩小光电管尺寸效果的方案实际效果并不好。因为光线经球面镜反射时引入的相差很大，会导致陀螺输出光的干涉条纹信号光的对比度下降，导致发生计数误差。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的解决的技术问题是:提供一种激光陀螺抗辐照读出系统方案，在不额外引入相差的同时，降低读出系统对空间辐照的敏感度，增强激光陀螺整体抗辐照性能，从而提高激光陀螺的航天环境适用性。
[0007]本实用新型的技术方案:一种激光陀螺抗辐照读出系统，其包括光电管衬套、光电管、合光棱镜、菲涅尔透镜，其中，菲涅尔透镜的光滑面贴合合光棱镜的出射面，合光棱镜设置在激光陀螺的拍频输出镜上，光电管通过光电管衬套设置在菲涅尔透镜上，使得光电管光敏面正对菲涅尔透镜刻蚀面，且菲涅尔几何中心与合光棱镜出射面的激光陀螺出射干涉光斑中心重合。
[0008]所述菲涅尔透镜的刻蚀面尺寸应大于激光陀螺出射的干涉光斑。
[0009]所述菲涅尔透镜的刻蚀面小于光电管衬套孔径，其外围轮廓尺寸大于光电管衬套的尺寸。
[0010]激光陀螺输出光斑的干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行。
[0011]本实用新型的有益效果:在现有激光陀螺读出技术基础上，针对光电管辐照敏感性特征受其光敏面尺寸大小影响的特点，本实用新型激光陀螺抗辐照读出系统利用菲涅尔透镜对透射光束会聚能力强、附加相差小的特点，在避免了附加相差引起干涉条纹扭曲，造成陀螺计数故障的同时，还缩小了激光陀螺输出光的干涉光斑尺寸，减小了光电管的光敏面尺寸，从而降低了激光陀螺读出系统的空间辐照敏感性，提高了激光陀螺的整体航天环境适用性。
【附图说明】
[0012]图1是现有技术的激光陀螺读出系统结构示意图；
[0013]图2是本实用新型抗辐照读出系统结构示意图；
[0014]图3是图2的局部示意图；
[0015]图4是陀螺出射光斑在透镜后方的成像示意图，
[0016]其中，1-光电管，2-合光棱镜，3-拍频输出镜，4-全反射膜，5-菲涅尔棱镜，6-光电管衬套。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图，对本实用新型作详细说明。
[0018]请参阅图2，本实用新型激光陀螺抗辐照读出系统包括光电管衬套、光电管、合光棱镜、菲涅尔透镜。其中，菲涅尔透镜的光滑面贴合合光棱镜的出射面，合光棱镜设置在激光陀螺的拍频输出镜上，光电管通过光电管衬套设置在菲涅尔透镜上，使得光电管光敏面正对菲涅尔透镜刻蚀面，且菲涅尔几何中心与合光棱镜出射面的激光陀螺出射干涉光斑中心重合。
[0019]所述菲涅尔透镜的刻蚀面尺寸应大于激光陀螺出射的干涉光斑，以缩小干涉光斑的整体尺寸。
[0020]所述菲涅尔透镜的刻蚀面小于光电管衬套孔径，其外围轮廓尺寸大于光电管衬套的尺寸，以保证光电管衬套能够安装在菲涅尔透镜刻蚀面的光滑平面部分。
[0021 ]激光陀螺输出光斑的干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行，以保证当激光陀螺相对惯性空间发生转动时，干涉条纹的移动方向与光电管光窗方向垂直，从而确保陀螺对外界转速信息解调的正确性。
[0022]下面给出本实用新型激光陀螺抗辐照读出系统的装配过程，其步骤如下:
[0023]步骤1、将合光棱镜安装在激光陀螺拍频输出镜的出射面上，并确保激光陀螺输出的顺、逆时针光于同一点出射，并形成干涉光斑。
[0024]进一步的，步骤I包括:
[0025]将合光棱镜安装在激光陀螺拍频输出镜的出射面上。通过调节合光棱镜空间位置，并观察顺、逆时针光斑相对位置变化的方式，确保激光陀螺出射的顺、逆时针光斑最终重合并形成干涉。待出现干涉条纹后，点胶固定合光棱镜。
[0026]步骤2、将菲涅尔透镜装置安装在合光棱镜出射面的光斑出射点处，并确保激光陀螺出射的干涉光斑、菲涅尔透镜两者的几何中心重合。
[0027]将菲涅尔透镜的光滑底面朝下，并贴合合光棱镜出射面。调节菲涅尔透镜在合光棱镜出射面上的位置，并确保激光陀螺出射的干涉光斑、菲涅尔透镜两者的几何中心重合，以减少像差，然后将其固定。此处，为了便于安装，菲涅尔透镜的刻蚀面尺寸应大于激光陀螺出射的干涉光斑而略小于光电管衬套孔径，其外围轮廓尺寸应大于光电管衬套的尺寸，以确保安装光电管时，其衬套能够固定在光滑平面上，从而使得菲涅尔透镜的透射光能够垂直入射光电管。
[0028]步骤3、选择光敏面尺寸较小的光电管装置，并将其安装在菲涅尔透镜的刻蚀面上。确保其衬套的几何中心与菲涅尔透镜的几何中心重合，并且干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行后，点胶固定光电管。
[0029]选择光敏面尺寸较小的光电管装置，以降低其辐照敏感性。并将其安装在菲涅尔透镜的刻蚀面上。调整光电管位置，并根据光电管响应信号的变化情况，确保光电管衬套与菲涅尔透镜的几何中心重合，并且干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行后，点胶固定光电管。
[0030]参见图4，一种激光陀螺抗辐照读出机构。透镜左侧光线代表陀螺输出光斑的边缘光线，A‘、B’点表示陀螺输出光斑的边缘的两点，2Θ为激光陀螺出射的顺、逆时针光夹角。F’点为菲涅尔透镜焦点，A、B点分别为A‘、B’点经菲涅尔透镜透射后方像空间所成的像。光电管光敏面几何中心位于透镜后方的C点处，并与主光轴垂直。根据光的可逆性原理，可以将该干涉现象看作是理想点光源A、B发出的发散球面波的干涉。
[0031]以A‘、B’点为代表的激光陀螺输出光斑边缘光线经菲涅尔透镜后发生折射，并在透镜后方像空间再次发生干涉，并形成新的干涉光斑。该新干涉光斑的尺寸与其成像平面到透镜焦平面的距离成正比。因此，将光电管置于图中阴影区中，并保证光敏面平面与主光轴方向垂直，即可大大减小干涉光斑的尺寸，因此可选用光敏面尺寸较小的光电管装置，从而可有效降低系统对辐照的敏感度。
[0032]综上所述，本实用新型通过在激光陀螺读出棱镜与光电探测器之间插入一个菲涅尔透镜，可使激光陀螺输出光斑尺寸以及光电探测器的尺寸大幅缩小，从而有效减少空间辐射引起的激光陀螺读出系统性能退化，降低激光陀螺计数故障的发生几率，提高激光陀螺的航天环境适用性。
【主权项】
1.一种激光陀螺抗辐照读出系统，其特征在于，包括光电管衬套、光电管、合光棱镜、菲涅尔透镜，其中，菲涅尔透镜的光滑面贴合合光棱镜的出射面，合光棱镜设置在激光陀螺的拍频输出镜上，光电管通过光电管衬套设置在菲涅尔透镜上，使得光电管光敏面正对菲涅尔透镜刻蚀面，且菲涅尔几何中心与合光棱镜出射面的激光陀螺出射干涉光斑中心重合。2.根据权利要求1所述的激光陀螺抗辐照读出系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的刻蚀面尺寸应大于激光陀螺出射的干涉光斑。3.根据权利要求2所述的激光陀螺抗辐照读出系统，其特征在于，所述菲涅尔透镜的刻蚀面小于光电管衬套孔径，其外围轮廓尺寸大于光电管衬套的尺寸。4.根据权利要求2所述的激光陀螺抗辐照读出系统，其特征在于，激光陀螺输出光斑的干涉条纹的方向与光电管光窗方向平行。
【专利摘要】本实用新型属于激光陀螺航天适用性技术，具体涉及一种新型激光陀螺抗辐照读出系统。所述激光陀螺抗辐照读出系统包括光电管衬套、光电管、合光棱镜、菲涅尔透镜。其中，菲涅尔透镜的光滑面贴合合光棱镜的出射面，合光棱镜设置在激光陀螺的拍频输出镜上。光电管通过光电管衬套设置在菲涅尔透镜上，使得光电管光敏面正对菲涅尔透镜刻蚀面，且菲涅尔几何中心与合光棱镜出射面的激光陀螺出射干涉光斑中心重合。本实用新型激光陀螺抗辐照读出系统有效缩小了激光陀螺输出光的干涉光斑尺寸，减小了光电管的光敏面尺寸，从而降低了激光陀螺读出系统的空间辐照敏感性，提高了激光陀螺的整体航天环境适用性。
【IPC分类】G01C19/58
【公开号】CN205280089
【申请号】CN201520955716
【发明人】李龙, 陈林峰, 韩宗虎, 严吉中, 王继良, 丁小昆
【申请人】中国航空工业第六一八研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年11月26日