[其他]廉價(jià)環(huán)形激光角速度傳感器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86103124
• 申請(qǐng)日: 1986-05-05
• 公開（公告）號(hào): CN86103124A
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬克·W·維伯;哈里·A·古斯塔夫森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾公司
• 主分類號(hào): G01C19/64
• 分類號(hào): G01C19/64
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 劉建國(guó)

本發(fā)明涉及環(huán)形激光角速度傳感器的新型結(jié)構(gòu)，特別涉及其制造成本低于現(xiàn)有技術(shù)各種結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過多年研究以后，環(huán)形激光角速度傳感器（通常稱之為環(huán)形激光陀螺）已經(jīng)成為商業(yè)上成功的產(chǎn)品，并且在許多應(yīng)用中正在迅速取代傳統(tǒng)的機(jī)械式角速度傳感器。現(xiàn)今，大多數(shù)商品化的環(huán)形激光角速度傳感器采用一種熱穩(wěn)定和機(jī)械穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，以及美國(guó)專利3，390，606、3，467，472和3，373，650所講授的高頻機(jī)械振動(dòng)原理。

已經(jīng)證明這些現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形激光角速度傳感器的工作相當(dāng)令人滿意，并且如前面已經(jīng)指出的，在某些應(yīng)用中正在迅速地得到普遍的肯定。但是這些現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形激光角速度傳感器造價(jià)昂貴。

本發(fā)明的目的是提供環(huán)形激光角速度傳感器的一種造價(jià)低廉的新型結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種環(huán)形激光角速度傳感器，其整個(gè)尺寸（包括其高頻振動(dòng)電機(jī)）特別小，例如直徑小于2吋。

簡(jiǎn)單地說，本發(fā)明希望提供一種由實(shí)心玻璃塊構(gòu)成的環(huán)形激光角速度傳感器，在該玻璃塊上加工了激光光路，并用熱成形封接劑將反射鏡粘結(jié)到該玻璃塊上。一個(gè)小曲率半徑的再聚焦鏡與短腔長(zhǎng)相結(jié)合是這種新型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的環(huán)形激光角速度傳感器的部分剖開的平面視圖;

圖2是一個(gè)部分側(cè)視圖，表示密封到環(huán)形激光角速度傳感器玻璃塊上的反射鏡細(xì)部;

圖3是激光腔和凹面聚光鏡的示意圖;

圖4是表示激光器電極結(jié)構(gòu)的部分側(cè)視圖;

圖5是在申請(qǐng)人的發(fā)明實(shí)踐中一種有效的簡(jiǎn)單的新型腔長(zhǎng)控制裝置的細(xì)部側(cè)視圖;

圖6是圖5結(jié)構(gòu)的放大了的細(xì)部視圖。

現(xiàn)在參照?qǐng)D1，一個(gè)硅酸鹽玻璃塊10（特別是光學(xué)硅酸硼玻璃，最好是BK-7玻璃-字母和數(shù)字結(jié)合是肖特〔Schott〕光學(xué)公司的商品命名方法）具有在其內(nèi)部加工的通孔12a、12b、和12c，這些通孔形成一個(gè)三角形激光腔。反射鏡14ac、14ab和14bc在光路12的交叉點(diǎn)處裝在玻璃塊上。可以理解，能夠按照本發(fā)明構(gòu)成帶有一個(gè)三角形激光腔或者其它腔結(jié)構(gòu)（包括一種立方體腔）的環(huán)形激光角速度傳感器。

這些反射鏡以及它們?nèi)绾窝b到玻璃塊10上，將在下文中詳細(xì)敘述。每一個(gè)反射鏡除了改變激光束的方向以外，還完成下述功能：鏡14ac是部分透過的，用來提供一個(gè)讀出光束信號(hào);鏡14ab是凹面鏡，使相向旋轉(zhuǎn)的激光束聚焦;鏡14bc控制腔內(nèi)光路長(zhǎng)度，裝在鏡14ab上的傳感器15給鏡14bc提供腔內(nèi)光路長(zhǎng)度控制信號(hào)，這和現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形激光角速度傳感器一樣。一種適宜于與鏡14ac結(jié)合使用的讀出裝置在基爾帕特里克（Killpatrick）的題目為“環(huán)形激光角速度傳感器的讀出裝置”的共同未決申請(qǐng)中公開了。

一個(gè)陽(yáng)極16和一對(duì)陰極18、20固定在玻璃塊上，這將結(jié)合圖4詳細(xì)地?cái)⑹觥Ｕ绫炯夹g(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)熟練人員可以理解的那樣，這些電極給腔內(nèi)充滿的氣體提供電能，并產(chǎn)生相向旋轉(zhuǎn)的激光束。

在陽(yáng)極和陰極裝到玻璃塊上的地方加工有通向玻璃塊內(nèi)部的通道22a、22b、22c。這些通道使激光氣體可以接觸到陽(yáng)極和陰極的內(nèi)表面。更有利的是通道22a、22b、22c伸到玻璃塊里面橫穿過光路，還超出一些，以提供貯氣區(qū)來增加系統(tǒng)總的氣體體積。

一個(gè)通孔26在垂直于光路12的平面的方向上，整個(gè)貫穿過玻璃塊10。這個(gè)通孔可以用來裝一個(gè)小型的高頻振動(dòng)電機(jī)，最好是在基爾帕特里克（Killpatrick）于1985年5月10日的同一天遞交的，題目為“支撐環(huán)形激光角速度傳感器的高頻振動(dòng)機(jī)構(gòu)”的共同未決申請(qǐng)中公開的那種。

雖然根據(jù)本發(fā)明講授的環(huán)形激光角速度傳感器的結(jié)構(gòu)是新穎的，但是它的基本工作原理與現(xiàn)有技術(shù)的環(huán)形激光角速度傳感器一樣。簡(jiǎn)短地說，玻璃塊10里面的激光腔充滿氦氖混合的激光氣體，陽(yáng)極16和陰極18、20之間的電場(chǎng)在玻璃塊10的內(nèi)部光路12中產(chǎn)生相向旋轉(zhuǎn)的激光束。玻璃塊10的旋轉(zhuǎn)引起相向旋轉(zhuǎn)激光束中的一個(gè)增加旋轉(zhuǎn)頻率，另一個(gè)減小旋轉(zhuǎn)頻率。頻率差由裝在反射鏡14ac上的一個(gè)適當(dāng)?shù)膫鞲衅鳈z測(cè)。該光電探測(cè)器的輸出信號(hào)以本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)熟練人員熟知的適當(dāng)方式進(jìn)行處理。