Рефераты Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа

Вернуться в Аппаратное обеспечение и компьютерные сети

Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа
.22)Тогда выражение (1.21) принимает вид: (1.23)Анализ выражения позволяет сделать вывод о низкой чувствитель-ности прибора в данной конфигурации к малым угловым скоростям: (1.24)Для максимизации чувствительности к малым изменениям инфор-мативного параметра (фазы Саньяка) в волоконный контур необходимо поместить простой фазовый модулятор, дающий "невзаимный" фазовый сдвиг /2 между двумя противоположно бегущими лучами. Тогда интенсив-ность на фотодетекторе при малых угловых скоростях изменяется почти линейно: (1.25)а чувствительность ВОГ будет находиться на максимальном значе-нии 0.5.Различные способы введения "невзаимного" фазового сдвига будут рассмотрены ниже.В конфигурации, приведенной на рис 1.3., выходной ток фотодетек-тора повторяет изменения интенсивности (мощности) входного излучения, т.е.: (1.26)где - квантовая эффективность фотодетектора; q - заряд электро-на; h - постоянная Планка; f - частота оптического излучения.Если пренебречь постоянной составляющей выходного тока, то на выходе фотодетектора получим сигнал (1.27)При введении невзаимного фазового сдвига /2 и для малых значе-ний выходной ток: (1.28)Таким образом, значения выходного тока пропорциональны фазе Саньяка, которая в свою очередь пропорциональна угловой скорости вра-щения контура .1.2. Принцип взаимности и регистрация фазы в ВОГ В типичных экспериментальных конструкциях гироскопов использу-ется катушка с R = 100 мм при длине волокна L = 500 м . Обнаружение ско-рости вращения в 1 град/ч требует регистрации фазы с разрешением по-рядка 10-5 рад. Это показано на рис. 1.4., где изображены значения фазо-вого сдвига в функции угловой скорости вращения контура и величины LR при = 0,63 мкм .Оптические интерференционные системы фазовой регистрации с такой чувствительностью хорошо известны, однако в гироскопах существу-ют некоторые особые моменты, связанные с регистрацией фазы. Первый связан с тем фактом, что зачастую гироскоп работает с номинальной почти нулевой разностью хода, и для малых изменений в относительном значе-нии фазы имеет место пренебрежимо малое изменение интенсивности на выходе. Рис 1.4. Фаза Саньяка в угловой скорости вращения для различных значений параметра LR.Работа при смещении фазы в 90° максимизирует чувствительность, однако это вносит некоторую невзаимность для двух направлений распро-странения лучей в гироскопе, т. к. фаза луча, распространяющегося по ча-совой стрелке, отличается от фазы луча, распространяющегося против часовой стрелки, в отсутствии вращения. Свойство взаимности - это второй важный момент в ВОГ. Фазовая невзаимность в ВОГ определяется дифференциальной разностью фаз встречно бегущих лучей. Любая фазовая невзаимность (разность фаз) для двух направлений дает изменения в показаниях гироскопа. Если невзаим-ность является функцией времени, то имеет место некоторый временной дрейф в показаниях гироскопа. Волокно длиной 500 м дает фазовую за-держку порядка 1010 рад. Таким образом, для того чтобы зарегистрировать скорость вращения 0,05 град/ч, нужно, чтобы пути распространения проти-воположно бегущих лучей согласовывались с относительной точностью до 10-17 рад.Следует, кроме того, отметить, что сам принцип действия волокон-ного оптического гироскопа основан на невзаимном свойстве распростра-нения встречных волн во вращающейся системе отсчета (появление раз-ности фазовых набегов двух лучей при вращении). Поэтому несомненна важность анализа невзаимных эффектов и устройств в ВОГ (по меньшей мере, хотя бы для определения точности прибора).Принцип взаимности хорошо иллюстрируется известной теоремой Лоренца для взаимных систем . Если характеризовать две электрод маг-нитные волны векторами , и , , где - вектор напряженности электрического поля, а - вектор напряженности магнитного поля, то принцип взаимности выполняется для систем, у которых (1
10 11 12 13 14 15 16 
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100