gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.2018.26.2.003-014gyroscopy-274Research ArticleСтатьиЧастотная характеристика лазерных гироскопов в широком диапазоне угловых скоростей вращенияFrequency Response of Laser Gyroscopes in a Wide Range of Rotation VelocitiesАзароваВ. В.AzarovaV. V.

Азарова Валентина Васильевна. Кандидат физико-математических наук, доцент, начальник отдела

МакеевА. П.MakeevA. P.

Макеев Алексей Петрович. Соискатель, ведущий инженер-программист

КузнецовЕ. В.KuznetsovE. V.

Кузнецов Евгений Викторович. Доктор технических наук, генеральный директор

ГоляевЮ. Д.GolyaevYu. D.

Голяев Юрий Дмитриевич. Кандидат физико-математических наук, главный конструктор лазерной гироскопии, начальник НПК.

Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

АО НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха (Москва).Russian FederationАО НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха (Москва).РоссияPolyus Research Institute of M.F. Stelmakh, JSC, MoscowRussian Federation201820112025262314Copyright © Азарова В.В., Макеев А.П., Кузнецов Е.В., Голяев Ю.Д., 20252025Азарова В.В., Макеев А.П., Кузнецов Е.В., Голяев Ю.Д.Azarova V.V., Makeev A.P., Kuznetsov E.V., Golyaev Y.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/274

Изучена частотная характеристика лазерного гироскопа путем численного моделирования с использованием фазового уравнения. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментальных измерений на прецизионном динамическом стенде. Установлена количественная связь между пороговой величиной статической зоны захвата и искажениями частотной характеристики. Численными методами получена и экспериментально подтверждена количественная зависимость искажений частотной характеристики от амплитуды и частоты подставки в форме меандра. Показано, что форма частотной подставки оказывает существенное влияние на вид частотной характеристики. Кроме того, продемонстрировано, что искажения частотной характеристики зависят от условий ее измерения, в частности времени. Проведенные исследования позволяют оптимизировать параметры частотной подставки с целью повышения точности измерений с помощью лазерных гироскопов.

 

The laser gyro frequency response is studied by means of numerical simulation using a phase equation. The calculation results are compared to the results of experimental measurements on a precision dynamic test-bench. Quantitative relationship between the threshold value of static lock-in zone and frequency response distortions is established. Numerical methods helped to obtain and experimentally confirm the quantitative dependence of frequency response distortion on the amplitude and frequency of meander-shaped biasing. It is shown that the biasing shape significantly affects the frequency response form. Furthermore, it is demonstrated that frequency-response distortions depend on conditions of its measurement, in particular, on the time. The conducted research allows biasing parameters to be optimized with a view to increase the accuracy of measurements using laser gyroscopes.

Лазерный гироскопзахват частот встречных волн гироскопачастотная подставка лазерного гироскопанелинейность частотной характеристики гироскопа.Laser gyrolock-in of frequencies of gyro opposing waveslaser gyro biasingnonlinearity of gyro frequency response.Referenceshttp://www.aerospace.honeywell.com./guidance-sensor-inertial-products.http://www.aerospace.honeywell.com./guidance-sensor-inertial-products.Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1 (72). С. 3.Peshekhonov, V.G., Gyroscopic Navigation Systems: Current Status and Prospects, Gyroscopy and Navigation, 2011, 2:111.http://www/sagem-ds/com.http://www/sagem-ds/com.Курятов В.Н., Ланда П.С., Ларионцев Е.Г. Частотная характеристика кольцевого лазера на колеблющейся подставке // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 1968. Т.11. С. 1839.Kuryatov, V.N., Landa, P.S., and Lariontsev, E.G., Frequency Characteristics of a Ring Laser on an Oscillating Support, Izvestiya vuzov, Ser. Radiofizika, 1968, vol. 11, p. 1839.Aronowitz, F., Collins, R.J., Lock-in and intensity-phase interaction in the ring laser, J. Appl. Phys., 1970, 41, pp. 130–141.Aronowitz, F., Collins, R.J., Lock-in and Intensity-Phase Interaction in the Ring Laser, J. Appl. Phys., 1970, 41, pp. 130–141.Хошев И.М. Частотная характеристика кольцевого лазера с комбинированной частотной подставкой // Радиотехника и электроника. 1979. № 6. C. 1142–1151.Khoshev, I.M., Frequency Response of Ring Laser with Combined Frequency Biasing, Radiotekhnika i elektronika, 1979, no. 6, pp. 1142–1151.Wilkinson, G.R., Ring lasers, Prog. Quantum Electron, 1987, 11, pp. 1–17.Wilkinson, G.R., Ring Lasers, Prog. Quantum Electron, 1987, 11, pp. 1–17.Найда О.Н., Руденко В.В. Частотные характеристики кольцевого лазера при больших амплитудах периодической частотной подставки // Электронная техника. Серия 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. 1990. Вып. 1 (53). С. 83–90.Naida, O.N., and Rudenko, V.V., Frequency Characteristics of a Ring Laser with a Large-Amplitude Periodic Frequency Offset, Elektronnaya tekhnika, Seriya 11, Lazernaya Tekhnika i Optoelektronika, 1990, no. 1 (53), pp. 83–90.Назаренко М. М., Савельев И.И., Скулаченко С.С., Хромых А.М., Юдин И.И. Взаимодействие мод с ортогональными круговыми поляризациями в кольцевом зеемановском лазере // Квантовая электроника. 1979. С. 1698–1704. [Sov J Quantum Electron, 9:8 (1979), 1000–1004].Nazarenko, M.M., Savel’ev, I.I., Skulachenko, S.S., Khromykh, A.M., and Yudin, I.I., Interaction of Modes with Orthogonal Circular Polarizations in Zeeman’s Ring Laser, Kvantovaya elektronika, 1979, pp. 1698–1704. [Sov J Quantum Electron, 9:8 (1979), 1000–1004].Wen, D., Li, D., Zhao, J., Analysis on the Polarization Property of the Eigenmodes in a Nonplanar Ring Resonator, Appl. Optics, 50:18 (2011), 3057–3063.Wen, D., Li, D., and Zhao, J., Analysis on the Polarization Property of the Eigenmodes in a Nonplanar Ring Resonator, Appl. Optics, 50:18 (2011), 3057–3063.Азарова В.В., Голяев Ю.Д., Савельев И.И. Зеемановские лазерные гироскопы // Квантовая электроника. 2015. Т. 45. С. 171.Azarova, V.V., Golyaev, Yu.D., and Savel’ev, I.I., Zeeman Laser Gyros, Kvantovaya elektronika, 2015, vol. 45, p. 171.Азарова В.В., Бессонов А.С., Макеев А.П., Петрухин Е.А. Установка для измерения порога захвата в Зеемановском кольцевом лазере. Патент № 138509, 2013.Azarova, V.V., Bessonov, A.S., Makeev, A.P., and Petrukhin, E.A., Zeeman Ring Laser Lock-in Threshold Measurement Unit, RF Patent no. 138509, 2013.Горшков В.Н., Грушин М.Е., Ларионцев Е.Г., Савельев И.И., Хохлов Н.И. Частотная характеристика кольцевого газового лазера со знакопеременной подставкой при частотной невзаимности, сравнимой с амплитудой подставки // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. №11. С. 1061.Gorshkov, V.N., Grushin, M.E., Lariontsev, E.G., Savel’ev, I.I., and Khokhlov, N.I., Frequency Response of Ring Gas Laser with Alternating-Sign Biasing at Frequency Nonreciprocity Comparable to the Biasing Amplitude, Kvantovaya elektronika, 2016, vol. 46, no. 11, p. 1061.Зборовский В.А., Куликов В.Н., Переверзев А.В., Цигуро Н.Г., Шокин Б.А. Влияние взаимодействия излучения с веществом отражателей на характеристики кольцевого лазера // Квантовая электроника. 1978. Т. 5. № 3. С. 521–525.Zborovskii, V.A., Kulikov, V.N., Pereverzev, A.V., Tsiguro, N.G., and Shokin, B.A., Effect of Interaction between Radiation and Reflector Substance on Ring Laser Performance, Kvantovaya elektronika, 1978, vol. 5, no. 3, pp. 521–525.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.