[发明专利]一种基于建模补偿的液晶稳功率系统温漂抑制方法

说明书

本发明涉及了一种基于建模补偿的液晶稳功率系统温漂抑制方法，根据原有系统同步采集的环境温度和液晶稳功率系统输出光功率数据，对两者之间固定规律的关系建立数学模型，将建立的模型加入到闭环控制电路系统中，代入实时温度数据并计算得到输出光功率温漂值。根据温漂值实时修正闭环控制的反馈光功率值，以实时补偿输出光的温漂值，使得系统温漂得到有效抑制。与传统的激光液晶稳功率系统相比，该方法大幅提高液晶稳功率系统的长期温度稳定性，对量子精密测量仪器长期稳定性改善具有重要意义。

技术领域

本发明涉及基于建模补偿的液晶稳功率系统温漂抑制方法，可用于原子磁强计、原子陀螺激光光源功率稳定系统，以获得更佳的长期温度稳定性。

背景技术

激光光源是原子磁强计、原子陀螺仪实现原子抽运和信号检测的重要工具。激光功率的稳定性直接影响着量子精密测量仪器的灵敏度和长期稳定性。传统的激光功率稳定技术中广泛采用的是利用外部调制器件构成的闭环控制。利用液晶相位延迟片进行闭环控制的激光功率稳定系统，具有频率和功率不相互耦合，功耗低，光路简单，相位连续可变等优点，一直以来都被应用在量子精密测量仪器中。

然而随着量子精密测量研究的深入，对于激光功率稳定性的要求进一步提高。传统液晶激光功率稳定系统，尽管能够大幅衰减光源波动，但系统输出仍会受到环境温度的影响，尤其是在密闭的机箱内部电路器部件的发热造成的温度波动加剧了光路系统的不稳定性，造成光功率输出的温度漂移，从而严重限制量子精密测量仪器的稳定性，甚至成为了发展的短板。并且这样的温漂现象也限制了量子精密测量仪器今后更广泛的场景应用。因此，提出一种抑制液晶激光功率稳定系统的温度漂移方法具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明针对现有液晶激光功率稳定系统的输出光随温度的波动而漂移的问题，基于建模补偿的方法，提供一种可以有效抑制液晶稳功率系统长期温漂的方法。本发明所采用的技术方案是：

一种基于建模补偿的液晶稳功率系统温漂抑制方法，包括以下步骤：

步骤(1)使液晶稳功率系统在不包含温漂补偿功能的PID闭环控制方案下稳定运行预定时间，并利用电路系统同步采集环境温度和液晶稳功率系统输出光功率的数据；重复实验，并当温度与光功率波动之间的关系呈现固定规律时，根据同步采集的数据建立两者之间的数学模型；

步骤(2)将步骤(1)中建立好的温度-系统输出光功率的模型加入到电路系统中，将实时温度数据代入后获得预测的输出光功率值，该预测的输出光功率值与系统输出光功率的初始值作差，计算得到实时的输出温漂值；

步骤(3)根据步骤(2)中计算得到的温漂值，在闭环控制的反馈光功率值上进行修正，使得反馈光功率的变化补偿输出光功率的温漂，从而实现对系统输出光温漂的有效抑制。

进一步的，上述步骤(1)所述数学模型通过二元线性拟合的方法建立，或通过遗传算法，BP算法，神经网络建立和优化更精准的数学模型。

进一步的，上述步骤(1)中的系统输出光与温度之间的数学模型，表示为：

P_out＝f(T)

其中P_out为环外光功率，T为温度，f代表两者之间的函数关系，即建立的T-P模型；

上述步骤(2)中的输出光功率的温漂值计算表达式如下：

Δ＝P_out(T)-P_out0

其中Δ为输出光功率温漂，P_out(T)为将实时温度数据T代入后获得的预测输出光功率值，P_out0为系统输出光功率的初始值；

上述步骤(3)中对闭环控制的反馈光功率值进行修正，经过补偿后的系统输出光功率计算表达式如下：