[发明专利]一种基于光波热补偿的超流体陀螺装置

权利要求书

1.一种基于光波热补偿的超流体陀螺装置，包括热驱动系统、环形腔干涉系统、位移检测系统、控制处理系统、热补偿系统；

环形腔干涉系统包括环形干涉回路，所述的环形干涉回路内充满超流体，其特征在于：在环形干涉回路上端设有环形腔上开口端，与热驱动系统相连；在环形干涉回路下端设有环形腔下开口端，与柔性薄膜相连；在环形干涉回路侧端设有环形腔支路端，与热补偿系统相连；在环形干涉回路对称位置设有左弱连接隔板和右弱连接隔板；

位移检测系统包括超导铅膜金属涂层、电极板和超导检波线圈；所述超导铅膜金属涂层用于表征薄膜的位移变化，当薄膜产生位移时，带动超导铅膜运动；电极板用于产生初始电场，薄膜位移变化导致铅膜与电极板之间的磁场发生改变；超导检波线圈用于检测磁通变化，进而间接得到薄膜的位移量；

控制处理系统包括控制器、激光器和分光器组成，所述控制器用于将检测到的薄膜位移幅值与期望幅值比较，生成控制量；所述激光器用于接收控制指令，发射具有一定频率的红外光波；所述分光器用于产生热补偿系统的加热光和生成对应触发器的开关信号。

2.根据权利要求1所述的基于光波热补偿的超流体陀螺装置，其特征在于：所述的热驱动系统，左侧设有铜镍加热电阻，右侧设有薄铜片调温槽，下侧设有下开口腔，下开口腔与装有左弱连接隔板和右弱连接隔板的环形干涉回路的上开口端相连。

3.根据权利要求1所述的基于光波热补偿的超流体陀螺装置，其特征在于：所述的热补偿系统，左侧设有薄铜片调温槽，下侧设有开口腔和开关阀门，所述开关阀门在光波的触发下呈开状态。

4.一种根据权利要求1所述的基于光波热补偿的超流体陀螺装置的测量角速度的方法，其特征在于：所述超流体陀螺装置在受到外界角速度输入影响下在环形回路中产生转动相位差光波热补偿系统对超流体陀螺系统的环形回路注入补偿热相位其中ω为外界输入角速度，h为普朗克常数，A超流体陀螺敏感面积，m₄为⁴He的原子质量；η为常流体的粘度，ρ_n为常流体密度，ρ_s为超流分量的密度，ρ为总的流体密度，ΔT为光波热效应引起管路内的温度差，s是单位质量的熵，l是管路长度，R是管路宽度。

5.一种根据权利要求1所述的基于光波热补偿的超流体陀螺装置的测量角速度的方法，其特征在于：控制处理系统通过控制热补偿系统的补偿热相位Δφ_laser，抵消由外界输入角速度引起的转动相位Δφ_s，使得环形回路内的超流体相位Δφ_all保持恒定，则超流体质量流量幅值I＝2NI_c0|cos(Δφ_all)|恒定，式中，N为微孔数目，I_c0为超流体临界流量，则测量角速度值为超流体陀螺可稳定工作的温度范围为2.166K～2.175K，由光波热效应引起管路内的温度差ΔT≤1×10^-4K，其中超流体相关参数值(ρ_n、ρ_s、ρ、s、η)的选取可根据陀螺的实际工作温度来确定，管路长度l＝1.27cm，管路宽度R＝0.03cm，超流体陀螺敏感面积为10cm²。