本發(fā)明屬于激光陀螺空間應(yīng)用技術(shù),具體涉及一種新型激光陀螺輻照探測(cè)及工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)及恢復(fù)方法。
背景技術(shù):
激光陀螺因其所獨(dú)有的啟動(dòng)快、抗沖擊震動(dòng)性能強(qiáng)、動(dòng)態(tài)范圍大、輸出帶寬大以及可靠性高等優(yōu)點(diǎn),是捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的理想元件。相對(duì)于在航空、航海領(lǐng)域取得的廣泛應(yīng)用,激光陀螺在航天環(huán)境中成功應(yīng)用的實(shí)例并不多。其根本原因在于,激光陀螺無法適應(yīng)航天環(huán)境中的高強(qiáng)度輻照??臻g輻照對(duì)激光陀螺的影響可分為三類:總劑量效應(yīng)、單粒子效應(yīng)和位移損傷效應(yīng)。其中,單粒子效應(yīng)是指空間射線中的高能粒子穿透外層防護(hù),轟擊激光陀螺本體導(dǎo)致其電路信號(hào)紊亂的一種現(xiàn)象。由于其具有強(qiáng)穿透性、偶發(fā)性等特點(diǎn),防護(hù)難度最高。當(dāng)其發(fā)生時(shí),通常會(huì)引起激光陀螺發(fā)生猝滅或者工作點(diǎn)紊亂,致使陀螺失效。
目前,為了保證激光陀螺能夠持續(xù)穩(wěn)定的工作,其外圍控制電路采用了穩(wěn)頻回路控制與穩(wěn)流回路控制,以保證激光陀螺的腔長(zhǎng)、工作電流不隨時(shí)間變化。由于未考慮航天環(huán)境適用性,上述系統(tǒng)在航天環(huán)境中遭遇高能粒子轟擊時(shí),其電信號(hào)將發(fā)生紊亂,從而導(dǎo)致陀螺的腔長(zhǎng)、工作電流等參數(shù)無法控制,引起陀螺失效。激光陀螺使用輻照探測(cè)及工作電恢復(fù)系統(tǒng)后,可以在遭遇上述問題時(shí),迅速響應(yīng)并重新發(fā)送控制參數(shù),以維持陀螺在航天環(huán)境中持續(xù)地正常工作,從而提高激光陀螺的航天環(huán)境適用性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是:提供一種能夠有效避免激光陀螺在遭遇空間輻照高能粒子轟擊時(shí)發(fā)生失效,提高激光陀螺的航天環(huán)境適用性的激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)及方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng),其包括一個(gè)或多個(gè)光電管,與光電管數(shù)目一致并一一對(duì)應(yīng)的電流/電壓轉(zhuǎn)換器,與電流/電壓轉(zhuǎn)換器數(shù)目一致并一一對(duì)應(yīng)的電壓比較器,一個(gè)數(shù)字處理電路,激光陀螺電子控制系統(tǒng),其中,所述光電管設(shè)置在激光陀螺腔體待測(cè)部位,并經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換器與電壓比較器連接,所述電壓比較器連接到數(shù)字處理電路上,數(shù)字處理電路連接激光陀螺電子控制系統(tǒng),激光陀螺電子控制系統(tǒng)的電流穩(wěn)定輸出端連接到激光陀螺陽(yáng)極上,激光陀螺電子控制系統(tǒng)的腔長(zhǎng)穩(wěn)定輸出端連接到激光陀螺的穩(wěn)頻組件上。
所述電壓比較電路,將電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸入的電壓信號(hào)與其設(shè)定電壓閾值信號(hào)進(jìn)行比較,該閾值電壓應(yīng)低于無輻照時(shí)光電管輸出的最小光電流信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)值,當(dāng)輸入信號(hào)的幅值大于閾值信號(hào)時(shí),輸出低電平信號(hào);反之,則輸出高電平信號(hào)。
數(shù)字處理電路根據(jù)一個(gè)或多個(gè)電壓比較器輸入的電壓信號(hào),判斷激光陀螺的不同部位是否發(fā)生空間輻照事件。
一種基于所述的激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)的激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)方法,其具體過程如下:
步驟1、將一個(gè)或多個(gè)單光窗光電管固定于陀螺腔體表面各處,以檢測(cè)陀螺各位置輻照劑量變化情況;
步驟2、將每一個(gè)安裝于激光陀螺陀螺腔體表面的光電管分別連接一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換器,使光電管提供的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)大小的電壓信號(hào);
步驟3、將每一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換器分別連接一個(gè)電壓比較器,將其輸出信號(hào)作為電壓比較器的輸入信號(hào),并將電壓比較器連接后端數(shù)字處理電路;
步驟4、將數(shù)字處理電路與激光陀螺電子控制系統(tǒng)進(jìn)行連接,并將前者的輸出信號(hào)作為后者的輸入信號(hào),后者根據(jù)事先設(shè)定的控制邏輯發(fā)送輸出信號(hào),恢復(fù)激光陀螺的相應(yīng)工作點(diǎn)數(shù)值。
當(dāng)激光陀螺遭遇空間輻照時(shí),處于輻照發(fā)生區(qū)域的光電管電流信號(hào)將急劇減小,使得其轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)幅值也迅速減小,
步驟4中,當(dāng)該電壓信號(hào)幅值高于電壓比較器閾值電壓時(shí),電壓比較器輸出高電平信號(hào);當(dāng)該電壓信號(hào)幅值低于電壓比較器閾值電壓時(shí),電壓比較器輸出低電平信號(hào),此時(shí)數(shù)字處理電路向激光陀螺電子控制系統(tǒng)發(fā)送指令,進(jìn)行激光陀螺工作點(diǎn)的恢復(fù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:在現(xiàn)有技術(shù)的激光陀螺穩(wěn)頻、穩(wěn)流系統(tǒng)方案基礎(chǔ)上,本發(fā)明針對(duì)上述系統(tǒng)容易受輻照影響導(dǎo)致工作點(diǎn)異常波動(dòng)的特點(diǎn),提出一種激光陀螺輻照探測(cè)及工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)。本發(fā)明利用光電管輸出光電流信號(hào)對(duì)輻照敏感的特點(diǎn),在確保整體系統(tǒng)成本不明顯增大的同時(shí),大大提高了激光陀螺在空間輻照條件下的工作點(diǎn)穩(wěn)定性,從而提高了激光陀螺的整體航天環(huán)境適用性。
附圖說明
圖1是本發(fā)明激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖;
圖2是本發(fā)明激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)方法流程圖;
圖3是經(jīng)歷空間輻照期間,光電管輸出信號(hào)變化情況示意圖;
圖4是經(jīng)歷空間輻照期間,電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)變化情況示意圖;
圖5是經(jīng)歷空間輻照期間,電壓比較器輸出信號(hào)變化情況示意圖,
其中,11、……、1n-光電管;
21、……、2n-電流電壓轉(zhuǎn)換器;
31、……、3n-電壓比較器;
4-數(shù)字處理電路;
5-激光陀螺電子控制系統(tǒng);
6-激光陀螺經(jīng)歷輻照期間,電流/電壓比較器的輸出電壓,
7-激光陀螺經(jīng)歷輻照期間,電流/電壓比較器的閾值電壓。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
參考圖1,本發(fā)明激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光電管,與光電管數(shù)目一致并一一對(duì)應(yīng)的電流/電壓轉(zhuǎn)換器,與電流/電壓轉(zhuǎn)換器數(shù)目一致并一一對(duì)應(yīng)的電壓比較器,一個(gè)數(shù)字處理電路,激光陀螺電子控制系統(tǒng),其中,所述光電管設(shè)置在激光陀螺腔體待測(cè)部位,并經(jīng)電流/電壓轉(zhuǎn)換器與電壓比較器連接,所述電壓比較器連接到數(shù)字處理電路上,數(shù)字處理電路連接激光陀螺電子控制系統(tǒng),激光陀螺電子控制系統(tǒng)的電流穩(wěn)定輸出端連接到激光陀螺陽(yáng)極上,激光陀螺電子控制系統(tǒng)的腔長(zhǎng)穩(wěn)定輸出端連接到激光陀螺的穩(wěn)頻組件上。
所述電壓比較電路,將電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸入的電壓信號(hào)與其設(shè)定電壓閾值信號(hào)進(jìn)行比較,該閾值電壓應(yīng)低于無輻照時(shí)光電管輸出的最小光電流信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)值,以避免產(chǎn)生錯(cuò)誤的輻照監(jiān)測(cè)信息。當(dāng)輸入信號(hào)的幅值大于閾值信號(hào)時(shí),輸出低電平信號(hào);反之,則輸出高電平信號(hào)。
數(shù)字處理電路根據(jù)一個(gè)或多個(gè)電壓比較器輸入的電壓信號(hào),判斷激光陀螺的不同部位是否發(fā)生空間輻照事件。
參考圖2,本發(fā)明激光陀螺工作點(diǎn)恢復(fù)方法具體過程如下:
步驟1、將一個(gè)或多個(gè)單光窗光電管固定于陀螺腔體表面各處,根據(jù)光電管產(chǎn)生的光電流信號(hào),檢測(cè)陀螺各位置輻照劑量變化情況。
步驟2、將每一個(gè)安裝于激光陀螺陀螺腔體表面的光電管分別連接一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換器,使光電管提供的電流信號(hào)線性轉(zhuǎn)換為相應(yīng)大小的電壓信號(hào)。
步驟3、將每一個(gè)電流/電壓轉(zhuǎn)換器分別連接一個(gè)電壓比較器,并將前者的輸出信號(hào)作為后者的輸入信號(hào),并將電壓比較器連接后端數(shù)字處理電路。
步驟4、數(shù)字處理電路對(duì)電壓比較器的輸出信號(hào)進(jìn)行判斷。參考圖3,當(dāng)激光陀螺遭遇空間輻照時(shí),處于輻照發(fā)生區(qū)域的光電管電流信號(hào)將急劇減小,使得其轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)幅值也迅速減小。參考圖4、圖5,當(dāng)該電壓信號(hào)幅值高于電壓比較器閾值電壓時(shí),電壓比較器輸出高電平信號(hào);當(dāng)該電壓信號(hào)幅值低于電壓比較器閾值電壓時(shí),電壓比較器輸出低電平信號(hào)。
數(shù)字處理電路與激光陀螺電子控制系統(tǒng)連接,并將前者的輸出信號(hào)作為后者的輸入信號(hào),后者根據(jù)預(yù)設(shè)的控制邏輯發(fā)出命令信號(hào),恢復(fù)激光陀螺的相應(yīng)工作點(diǎn)數(shù)值,實(shí)現(xiàn)激光陀螺工作點(diǎn)的恢復(fù)。