尾舵偏转角度控制系统.pdf

一种尾舵偏转角度控制系统，由数字信号处理器、模数转换器、数模转换器构成的控制装置，与控制装置连接的键盘和转动装置、受转动装置控制的尾舵，在尾舵上固定光纤线圈，设置依次连接的激光器、起偏器、又与光纤线圈连接的分路器，在光纤线圈和模数转换器间设置串联的检偏器、光电探测器，在分路器与另一模数转换器间设置另一个光电探测器。本发明使用光信号对尾舵偏转角度的控制，所以具有抗电磁干扰性；使用反馈装置，使其具有更高的精确性；如果光功率产生波动，可通过补偿的方式对偏转角度进行调整，从而减小偏转角度的误差。由于光路中所使用的光纤具有体积小，重量轻的特点，也使整个系统显得更为轻巧，易于应用在船上。

1、  一种尾舵偏转角度控制系统，包括控制装置、与其连接的输入偏转角度部件和转动装置(4)、受转动装置(4)控制的尾舵(5)，其特征在于：在所述尾舵(5)上固定光纤线圈(6)，设置相连的激光器(1)、又与光纤线圈(5)连接的起偏器(2)，所述控制装置是数字信号处理器(10)、模数转换器(A/D₂)、数模转换器(D/A)构成，在光纤线圈(6)和模数转换器(A/D2)之间设置相串联的检偏器(8)、光电探测器(9)，所述输入偏转角度部件是具有功能键和数字键的键盘(11)。

2、  根据权利要求1所述的尾舵偏转角度控制系统，其特征在于：在所述起偏器(2)和光纤线圈(5)之间设置分路器(3)，在分路器(3)和数字信号处理器(10)之间设置相串联的光电探测器(7)、模数转换器(A/D₁)。

3、  根据权利要求1所述的尾舵偏转角度控制系统，其特征在于：所述键盘(11)的功能键是由左偏转键、右偏转键、复原键、小数点键、取消键、确认键组成。

尾舵偏转角度控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制装置，特别是光控制装置。
背景技术
传统的尾舵偏转角度的控制大多采用手动控制，或者采用电流对尾舵的偏转进行直接控制，而没有反馈系统，因而，无法知道尾舵的实际偏转情况，影响偏转角度的精确性，特别是采用电信号控制的方法极易受到电磁场的干扰而影响尾舵偏转角度的准确性。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗干扰的精确性高的尾舵偏转角度控制系统。
本发明的目的是通过下述方案实现的：包括控制装置、与控制装置连接的输入偏转角度部件和转动装置、受转动装置控制的尾舵，在所述尾舵上固定光纤线圈，设置相连接的激光器、又与光纤线圈连接的起偏器，所述控制装置是数字信号处理器、模数转换器、数模转换器相连构成，由数模转换器与转动装置连接，在光纤线圈和模数转换器之间设置串联的检偏器、光电探测器，所述输入偏转角度部件是具有功能键和数字键的键盘。
在所述起偏器和光纤线圈之间设置分路器，在分路器和数字信号处理器之间设置串联的光电探测器、模数转换器。所述键盘的功能键是由左偏转键、右偏转键、复原键、小数点键、取消键、确认键组成。尾舵指船舵、潜艇舵、汽艇舵、尾翼等。
本发明是根据透射光的光强不同，得到尾舵偏转角度的信息，从而对尾舵的偏转角度进行控制。光学上认为，λ/4波片能够把任何状态偏振光转化为线性偏振光或相反，而半波片即λ/2波片则能控制偏振光的方位角，由λ/4、λ/2、λ/4波片依次组合，可得到所需方向的偏振光，从而可以实现偏振控制。光纤绕成小圈后，由于应力双折射，可以形成类似波片的延迟器，这样可以利用光纤线圈代替波片进行组合，实现偏振控制，而且损耗极低。形成λ/m等效波片所需的光纤线圈的圆半径为：R(m，N)＝2πa·r²·N·m/λ，式中r为光纤包层半径；N为光纤匝数；m为所需的λ/m波片中的分母；a对石英光纤来说为0.133，λ为光波波长。光纤线圈组成λ/4、λ/2、λ/4形式后，就可以成为偏振控制器。转动等效于半波片的光纤线圈平面，可使偏振方向转动2(1-t)·a度，a为光纤线圈平面转过的角度，t对石英来说是0.08，这样便可得到任意方向的偏振光。
本发明就是将等效于半波片的光纤线圈固定在尾舵上，这样尾舵偏转角度的改变就会引起线偏振光的偏转。当激光经过起偏器后，输出的线偏振光方向与船笔直行驶时的尾舵方向平行，通过被固定在尾舵上的光纤线圈，此时尾舵转动的角度应与光纤线圈面转动的角度保持相同。如果光纤线圈转过a角度时，则线偏振光将相应转过2(1-h)a的角度。上述线偏振光通过偏振化方向与船笔直行驶时尾舵方向平行的检偏器，根据马吕斯定律可得到对应于不同偏转角度的透射光的强度，再通过光电探测器，即可反映尾舵此时的偏转角度情况。
对激光器输出的光功率要求要稳定，但由于温度、震动等因素的影响，会使光功率产生一定的波动。本发明采用补偿的方式来消除激光器的输出功率波动的影响。即在起偏器后接分路器，使两路光通过相同的路径，如同轴线，两路光纤受到相同的环境因素的影响，这样，一路光可以对光功率大小起到跟踪监测的作用。如果光功率有所波动时，会引起监测光路的光电探测器输出光电流的波动，把这一信号输入数字信号处理器处理后，对需要偏转的角度进行补偿，从而减小偏转角度的误差。
本发明由于采用光信号对尾舵偏转角度的控制，所以具有抗电磁干扰性。又由于设置了反馈装置，所以具有更高的精确性。当光功率有所波动时，可通过补偿的方式对偏转角度进行调整，从而可减小偏转角度的误差。另外，由于光路中所使用的光纤具有体积小，重量轻的特点，也使整个系统显得更为轻巧，易于应用在船上。
附图说明
图1是本发明的方框原理示意图
具体实施方式
参照图1，本发明由激光器1、起偏器2、分路器3、光纤线圈6、检偏器8、光电探测器7、9、模数转换器A/D₁、A/D₂、数字信号处理器10、数模转换器D/A、转动装置4、船舵5和键盘11组成。激光器1是激光二极管，与起偏器2连接。在起偏器2后面接一个分光比为1∶1的分路器3，是保偏分路器，分路器3一路依次接光纤线圈6、检偏器8、光电探测器9、模数转换器A/D₂，光纤线圈6固定在船舵5上，另一路依次接光电探测器7、模数转换器A/D₁。数字信号处理器10是32位输入及32位输出地数字信号处理器，根据情况，也可以用16位输入和16位输出的数字信号处理器。模数转换器A/D₁、A/D₂分别与数字信号处理器10连接。数字信号处理器10通过数模转换器D/A与转动装置4连接。与数字信号处理器10连接的键盘11具有功能键：左偏转键、右偏转键、复原键、小数点键、取消键、确认键，数字键：0、1、2、……、9键。