СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В КОЛЬЦЕВЫХ ЛАЗЕРНЫХ ГИРОСКОПАХ Российский патент 2019 года по МПК G01L11/02 G01J3/30 G01C19/00 

Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано для определения давления рабочей гелий-неоновой смеси в кольцевых лазерных гироскопах.

Известен способ определения давления в разрядных лампах заключающийся в размещении и фиксировании на центральной части лампы внешних электродов, измерении напряжения пробоя между электродами и определении давления по графику зависимости напряжения пробоя от давления газа [Патент РФ №2199791, кл. H01J 9/42, опубликованный 27.02.2003.]. Задачей данного изобретения является расширение диапазона измеряемых давлений, повышение точности и воспроизводимости результатов при определении давления на низких частотах.

Для достижения указанного технического результата в способе определения давления в разрядных лампах после размещения и фиксирования внешних электродов возбуждают два поперечных разряда между ними, устанавливают токи разрядов, протекающих между электродами, затем увеличивают напряжение до зажигания продольного разряда в промежутке между электродами и по измеренному напряжению пробоя определяют давление газа в лампах. Известно, что в поперечном разряде, в отличие от продольного, доминирующими становятся объемные процессы рекомбинации заряженных частиц в плазме, что обусловливает равномерное распределение концентрации электронов по сечению лампы, что позволяет повысить точность измерений.

Расширение диапазона измеряемых давлений, измерение на низких частотах достигается возбуждением в поперечном сечении лампы вспомогательных разрядов, в результате чего объемный механизм развития разряда превалирует над поверхностным (имеющим место при высоких давлениях), снижается напряжение зажигания разряда и повышается стабильность его величины как при измерении низких, так и высоких давлений.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет определять давление в кольцевых лазерных гироскопах из-за отсутствия возможности размещения внешних электродов на корпусе лазерного гироскопа.

Прототипом предполагаемого изобретения является способ и устройство для определения чистоты и/или давления газов в электрических лампах [Патент США №5920400, кл. G01J 3/46, опубликованный 6.07.1999 г.].

В соответствии с данным способом избирательно измеряют интенсивности спектральных линий газа, по меньшей мере одной независимой от давления (для определения примесей) и одной зависимой от давления (для определения давления газа). Для косвенного определения примесей используются длины волн интенсивность спектральных линий которых соответствует более высоким уровням энергии возбуждения атомов, чем энергия возбуждения атомов примесей. Интенсивность этих спектральных линий является мерой содержания примесей в газе. В качестве альтернативы интенсивность по меньшей мере одной из спектральных линий соответствующей примеси измеряется непосредственно. Чтобы устранить синфазную интерференцию измеряют две спектральные линии и из интенсивностей этих линий рассчитывают отношение. Отношение интенсивностей линий аргона длин волн λ₁=772,4 нм и λ₂=738,4 нм, в частности, оказалось приемлемым для косвенного обнаружения примесей в аргоне. Отношение интенсивностей аргоновых линий волн λ₁=763,5 нм и λ₂=738,4 нм оказалось приемлемым для определения давления аргона.

Данный процесс измерения хорошо подходит для интеграции в высокоскоростные производственные линии для выпуска газоразрядных ламп. Также весь процесс измерения занимает всего несколько минут, что значительно повышает оперативность контроля.

Недостатком прототипа является то, что данный способ не позволяет определять давление гелий - неоновой смеси.

Технической задачей предполагаемого изобретения является повышение оперативности и точности измерения давления гелий - неоновой смеси кольцевых лазерных гироскопов при их производстве.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в следующем.

В кольцевом газоразрядном лазерном гироскопе с гелий-неоновой смесью кратковременно возбуждают электрический разряд, устанавливают рабочий ток и регистрируют спектр излучения. На фиг. 1 и фиг. 2 представлены характерные спектры излучения кольцевых гелий-неоновых лазеров в диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм полученные при давлениях гелий-неоновой смеси 660 Па и 726 Па соответственно.

В спектре излучения определяются интенсивности спектральных линий неона 585,2 нм и гелия 587,5 нм. При этом линия неона 585,2 нм является зависимой от давления, а линия гелия 587,5 нм - практически не изменяется от изменения полного давления гелий - неоновой смеси составленной в соотношении 20:1. Затем рассчитывают отношение интенсивности линии неона 585,2 нм к интенсивности линии гелия 587,5 нм. По калибровочному графику фиг.3 определяют давление гелий - неоновой смеси в кольцевом лазерном гироскопе.

Предложенный способ испытан на кольцевых лазерных гироскопах КЛ-3 в диапазоне давлений от 297 до 1287 Па. Погрешность определения давления не превышает 15%.

Способ позволяет повысить оперативность определения давления рабочей гелий-неоновой смеси кольцевых лазерных гироскопов, что обеспечивает его высокую доступность к интеграции в различные технологические процессы.

Способ определения давления в кольцевых лазерных гироскопах заключается в том, что в кольцевом лазерном гироскопе с гелий-неоновой смесью кратковременно возбуждают электрический разряд, устанавливают рабочий ток и регистрируют спектр излучения в диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм, определяют интенсивности линий неона 585,2 нм и гелия 587,5 нм, рассчитывают отношение интенсивности линии неона 585,2 нм к интенсивности линии гелия 587,5 нм и определяют давление гелий-неоновой смеси кольцевого лазерного гироскопа по калибровочному графику. Технический результат - повышение оперативности и точности измерения давления гелий-неоновой смеси кольцевых лазерных гироскопов при их производстве. 3 ил.

Способ определения давления в кольцевых лазерных гироскопах, заключающийся в том, что в кольцевом лазерном гироскопе с гелий-неоновой смесью кратковременно возбуждают электрический разряд, устанавливают рабочий ток и регистрируют спектр излучения в диапазоне длин волн от 500 нм до 600 нм, отличающийся тем, что далее определяют интенсивности линий неона 585,2 нм и гелия 587,5 нм, рассчитывают отношение интенсивности линии неона 585,2 нм к интенсивности линии гелия 587,5 нм и определяют давление гелий-неоновой смеси кольцевого лазерного гироскопа по калибровочному графику.