塞曼激光陀螺磁屏蔽设计与实现

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1、第31卷第5期应用光学Vo1．31No．52010年9月JournalofAppliedOpticsSep．2010文章编号：1002—2082(2010)05—0814—05塞曼激光陀螺磁屏蔽设计与实现刘元正，王维科，陶伯良，薛向前(中航工业飞行自动控制研究所，陕西西安710065)摘要：为提高塞曼激光陀螺精度，分析了塞曼激光陀螺磁的磁敏感特性，指出敏感轴方向是塞曼激光陀螺的最大磁灵敏度方向，该方向为产生磁误差的主要方向。研究了低频磁场屏蔽理论与加工工艺关键技术，结合激光陀螺的环境适应性要求，实现了固态激光陀螺磁屏蔽结构。在三轴磁试验台上进行

2、了陀螺磁敏感性测试，陀螺磁灵敏度值减少到原来的1／looo，实测系数达到2．0o)／(h·mT)，该值满足中等精度激光陀螺的实用要求。关键词：激光陀螺；屏蔽效能；塞曼偏频中图分类号：TN248．2文献标志码：AMagneticshielddesignandrealizationforZeemanlasergyroscopeLIUYuan—zheng，WANGWei—ke，TAOBo—liang，XUEXiang—qian(TheFlightAutomaticControlResearchInstituteofAVIC，Xi’an710065，C

3、hina)Abstract：InordertoimprovetheperformanceofZeemanlasergyroscope，itsmagneticsensitivecharacteristicswereinvestigated．Itwasfoundthatthegyrosensitiveaxiswasthemostbiasmagneticsensitiveaxis，whichresultedintheprimarymagneticerrors．Basedonthelowfrequencymagneticshieldtheoryandt

4、hekeyprocesses，themagneticshieldstructureadaptedtothelasergyrooperationenvironmentwasmanufactured．Bytestingitinthethree—axismagneticsystem，itwasfoundthatthemagneticsensitivityofZeemanlasergyrowasdecreasedto1／lO0Ooftheoriginalvalue．Themagneticsensitivitycoefficientreached2．0o

5、)／(h·mT)，whichsatisfiedtherequirementsofmiddleprecisionguidancesystem．Keywords：lasergyroscope；shieldefficiency；Zeemanbiasing引言外界环境磁场的影响较大，基于圆偏振光的塞曼激光陀螺在环境磁场变化时，零偏变化可达每小时几激光陀螺技术是现代惯性制导和导航系统的百度，磁误差是塞曼激光陀螺的主要误差源之一，核心技术之一。相对于传统的机械陀螺，激光陀螺制约陀螺的零偏稳定性和零偏重复性。进行塞曼激具有瞬时启动、标度因数线性度好、动态范围

6、宽、可光陀螺磁屏蔽技术研究，对于提高该型陀螺性能，靠性高、抗振动冲击能力强及数字输出等优点，是扩展其应用领域具有重要意义，同时可对其他类型捷联惯性导航系统的理想元件，已广泛应用于航空、航天、航海导航制导系统及地面定位、定向系统的激光陀螺磁屏蔽提供借鉴。之中。激光陀螺是以萨格奈克效应为基础，由环形激光谐振腔构成的测量角速率的装置。激光陀螺工1塞曼激光陀螺磁特性作原理决定了谐振腔中振荡的只能是圆偏振光或塞曼激光陀螺(ZLGN)是以非共面谐振腔实线偏振光，在磁光效应作用下，激光陀螺的性能受现圆偏振光振荡，以纵向塞曼效应进行偏频的全固收稿日期：2010

7、—03—03；修回日期：2010—06—01作者简介：刘元正(1975一)，男，山东莱阳人．高级工程师，硕士，主要从事激光陀螺技术研究工作。E—mial：yzliumail@yahoo．eom．cn—应用光学2010，31(5)刘元正，等：塞曼激光陀螺磁屏蔽设计与实现·815·志』频激光陀螺。由于其采用塞曼效应产生的磁光0．2998脉冲／(”)。取误差A0=30，磁灵敏度M。一瑚象进行偏频，使得该型陀螺对环境磁场的变化非4．3×10。Hz／mT，代入上式得到：常敏感。，△Mx一△力My一8．9。／h由纵向塞曼效应引起的偏频量值为△y一2g式中：

8、是玻尔磁子，其值为9．27×10J／T；g是兰德因数，其大小与谱线能级有关，对激光陀螺常用的632．8am的氦氖激光谱线，g≈1．3；B是外加磁场的磁