專利名稱：尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制裝置，特別是光控制裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的尾舵偏轉(zhuǎn)角度的控制大多采用手動(dòng)控制，或者采用電流對(duì)尾舵的偏轉(zhuǎn)進(jìn)行直接控制，而沒有反饋系統(tǒng)，因而，無法知道尾舵的實(shí)際偏轉(zhuǎn)情況，影響偏轉(zhuǎn)角度的精確性，特別是采用電信號(hào)控制的方法極易受到電磁場(chǎng)的干擾而影響尾舵偏轉(zhuǎn)角度的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種抗干擾的精確性高的尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過下述方案實(shí)現(xiàn)的包括控制裝置、與控制裝置連接的輸入偏轉(zhuǎn)角度部件和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、受轉(zhuǎn)動(dòng)裝置控制的尾舵，在所述尾舵上固定光纖線圈，設(shè)置相連接的激光器、又與光纖線圈連接的起偏器，所述控制裝置是數(shù)字信號(hào)處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成，由數(shù)模轉(zhuǎn)換器與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置連接，在光纖線圈和模數(shù)轉(zhuǎn)換器之間設(shè)置串聯(lián)的檢偏器、光電探測(cè)器，所述輸入偏轉(zhuǎn)角度部件是具有功能鍵和數(shù)字鍵的鍵盤。
在所述起偏器和光纖線圈之間設(shè)置分路器，在分路器和數(shù)字信號(hào)處理器之間設(shè)置串聯(lián)的光電探測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。所述鍵盤的功能鍵是由左偏轉(zhuǎn)鍵、右偏轉(zhuǎn)鍵、復(fù)原鍵、小數(shù)點(diǎn)鍵、取消鍵、確認(rèn)鍵組成。尾舵指船舵、潛艇舵、汽艇舵、尾翼等。
本發(fā)明是根據(jù)透射光的光強(qiáng)不同，得到尾舵偏轉(zhuǎn)角度的信息，從而對(duì)尾舵的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制。光學(xué)上認(rèn)為，λ/4波片能夠把任何狀態(tài)偏振光轉(zhuǎn)化為線性偏振光或相反，而半波片即λ/2波片則能控制偏振光的方位角，由λ/4、λ/2、λ/4波片依次組合，可得到所需方向的偏振光，從而可以實(shí)現(xiàn)偏振控制。光纖繞成小圈后，由于應(yīng)力雙折射，可以形成類似波片的延遲器，這樣可以利用光纖線圈代替波片進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)偏振控制，而且損耗極低。形成λ/m等效波片所需的光纖線圈的圓半徑為R(m，N)＝2πa·r2·N·m/λ，式中r為光纖包層半徑；N為光纖匝數(shù)；m為所需的λ/m波片中的分母；a對(duì)石英光纖來說為0.133，λ為光波波長。光纖線圈組成λ/4、λ/2、λ/4形式后，就可以成為偏振控制器。轉(zhuǎn)動(dòng)等效于半波片的光纖線圈平面，可使偏振方向轉(zhuǎn)動(dòng)2(1-t)·a度，a為光纖線圈平面轉(zhuǎn)過的角度，t對(duì)石英來說是0.08，這樣便可得到任意方向的偏振光。
本發(fā)明就是將等效于半波片的光纖線圈固定在尾舵上，這樣尾舵偏轉(zhuǎn)角度的改變就會(huì)引起線偏振光的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)激光經(jīng)過起偏器后，輸出的線偏振光方向與船筆直行駛時(shí)的尾舵方向平行，通過被固定在尾舵上的光纖線圈，此時(shí)尾舵轉(zhuǎn)動(dòng)的角度應(yīng)與光纖線圈面轉(zhuǎn)動(dòng)的角度保持相同。如果光纖線圈轉(zhuǎn)過a角度時(shí)，則線偏振光將相應(yīng)轉(zhuǎn)過2(1-h)a的角度。上述線偏振光通過偏振化方向與船筆直行駛時(shí)尾舵方向平行的檢偏器，根據(jù)馬呂斯定律可得到對(duì)應(yīng)于不同偏轉(zhuǎn)角度的透射光的強(qiáng)度，再通過光電探測(cè)器，即可反映尾舵此時(shí)的偏轉(zhuǎn)角度情況。
對(duì)激光器輸出的光功率要求要穩(wěn)定，但由于溫度、震動(dòng)等因素的影響，會(huì)使光功率產(chǎn)生一定的波動(dòng)。本發(fā)明采用補(bǔ)償?shù)姆绞絹硐す馄鞯妮敵龉β什▌?dòng)的影響。即在起偏器后接分路器，使兩路光通過相同的路徑，如同軸線，兩路光纖受到相同的環(huán)境因素的影響，這樣，一路光可以對(duì)光功率大小起到跟蹤監(jiān)測(cè)的作用。如果光功率有所波動(dòng)時(shí)，會(huì)引起監(jiān)測(cè)光路的光電探測(cè)器輸出光電流的波動(dòng)，把這一信號(hào)輸入數(shù)字信號(hào)處理器處理后，對(duì)需要偏轉(zhuǎn)的角度進(jìn)行補(bǔ)償，從而減小偏轉(zhuǎn)角度的誤差。
本發(fā)明由于采用光信號(hào)對(duì)尾舵偏轉(zhuǎn)角度的控制，所以具有抗電磁干擾性。又由于設(shè)置了反饋裝置，所以具有更高的精確性。當(dāng)光功率有所波動(dòng)時(shí)，可通過補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，從而可減小偏轉(zhuǎn)角度的誤差。另外，由于光路中所使用的光纖具有體積小，重量輕的特點(diǎn)，也使整個(gè)系統(tǒng)顯得更為輕巧，易于應(yīng)用在船上。


圖1是本發(fā)明的方框原理示意圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，本發(fā)明由激光器1、起偏器2、分路器3、光纖線圈6、檢偏器8、光電探測(cè)器7、9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1、A/D2、數(shù)字信號(hào)處理器10、數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A、轉(zhuǎn)動(dòng)裝置4、船舵5和鍵盤11組成。激光器1是激光二極管，與起偏器2連接。在起偏器2后面接一個(gè)分光比為1∶1的分路器3，是保偏分路器，分路器3一路依次接光纖線圈6、檢偏器8、光電探測(cè)器9、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D2，光纖線圈6固定在船舵5上，另一路依次接光電探測(cè)器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1。數(shù)字信號(hào)處理器10是32位輸入及32位輸出的數(shù)字信號(hào)處理器，根據(jù)情況，也可以用16位輸入和16位輸出的數(shù)字信號(hào)處理器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D1、A/D2分別與數(shù)字信號(hào)處理器10連接。數(shù)字信號(hào)處理器10通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置4連接。與數(shù)字信號(hào)處理器10連接的鍵盤11具有功能鍵左偏轉(zhuǎn)鍵、右偏轉(zhuǎn)鍵、復(fù)原鍵、小數(shù)點(diǎn)鍵、取消鍵、確認(rèn)鍵，數(shù)字鍵0、1、2、……、9鍵。
權(quán)利要求
1.一種尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)，包括控制裝置、與其連接的輸入偏轉(zhuǎn)角度部件和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(4)、受轉(zhuǎn)動(dòng)裝置(4)控制的尾舵(5)，其特征在于在所述尾舵(5)上固定光纖線圈(6)，設(shè)置相連的激光器(1)、又與光纖線圈(5)連接的起偏器(2)，所述控制裝置是數(shù)字信號(hào)處理器(10)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D2)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D/A)構(gòu)成，在光纖線圈(6)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D2)之間設(shè)置相串聯(lián)的檢偏器(8)、光電探測(cè)器(9)，所述輸入偏轉(zhuǎn)角度部件是具有功能鍵和數(shù)字鍵的鍵盤(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)，其特征在于在所述起偏器(2)和光纖線圈(5)之間設(shè)置分路器(3)，在分路器(3)和數(shù)字信號(hào)處理器(10)之間設(shè)置相串聯(lián)的光電探測(cè)器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)，其特征在于所述鍵盤(11)的功能鍵是由左偏轉(zhuǎn)鍵、右偏轉(zhuǎn)鍵、復(fù)原鍵、小數(shù)點(diǎn)鍵、取消鍵、確認(rèn)鍵組成。
全文摘要
一種尾舵偏轉(zhuǎn)角度控制系統(tǒng)，由數(shù)字信號(hào)處理器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的控制裝置，與控制裝置連接的鍵盤和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、受轉(zhuǎn)動(dòng)裝置控制的尾舵，在尾舵上固定光纖線圈，設(shè)置依次連接的激光器、起偏器、又與光纖線圈連接的分路器，在光纖線圈和模數(shù)轉(zhuǎn)換器間設(shè)置串聯(lián)的檢偏器、光電探測(cè)器，在分路器與另一模數(shù)轉(zhuǎn)換器間設(shè)置另一個(gè)光電探測(cè)器。本發(fā)明使用光信號(hào)對(duì)尾舵偏轉(zhuǎn)角度的控制，所以具有抗電磁干擾性；使用反饋裝置，使其具有更高的精確性；如果光功率產(chǎn)生波動(dòng)，可通過補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)整，從而減小偏轉(zhuǎn)角度的誤差。由于光路中所使用的光纖具有體積小，重量輕的特點(diǎn)，也使整個(gè)系統(tǒng)顯得更為輕巧，易于應(yīng)用在船上。
文檔編號(hào)G05D3/12GK1603208SQ20041006794
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者應(yīng)迪清, 金仲和, 周柯江, 馬慧蓮 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)