Рефераты Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа

Вернуться в Аппаратное обеспечение и компьютерные сети

Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа
. В случае ли-нейно-поляризованного света полное вращение зависит от линейного инте-грала тока, взятого по оптическому пути. В случае ВОГ этот интеграл равен нулю в магнитном поле Земли. Однако, более тщательное изучение взаи-модействия света в волокне и магнитного поля вдоль волокна указывает на то, что истинным источником вращения является индуцированное круговое двойное лучепреломление и что упомянутый выше простой подход оказы-вается полезным только в том случае, если обе круговые компоненты по-ляризации (правая и левая) обладают одинаковыми амплитудами. Это справедливо только для случая линейно-поляризованного света. При распространении света в волокне имеют место все возможные состояния поляризации и процент пребывания света в каждом собственном круговом поляризационном состоянии Фарадеевского ротатора изменяется вдоль оптического пути случайным образом. Это приводит в результате к определенной разности фаз для двух направлений распространения ли-нейно-поляризованной моды на выходе. Таким образом, ВОГ весьма чувствителен к магнитному полю Земли, и при конструировании ВОГ для измерения скорости вращения требуется магнитное экранирование (или обеспечение линейной поляризации света на всем пути в волокне). Предполагая, что магнитное поле Земли равно 27 и считая, что компенсация поля отсутствует на 5% длины волокна, можно получить значение отклонения фазы, которое эквивалентно скорости вращения Земли.Вышеизложенные моменты включали невзаимные эффекты, инду-цированные в волокне; однако, уже даже первые этапы при конструирова-нии ВОГ с точки зрения сохранения взаимности в системе регистрации должны заключаться в том, чтобы обеспечить одинаковую длину оптиче-ских путей в ВОГ. Из рис. 1.3. видно, что эта конфигурация не обладает свойством взаимности, так как пучок света, распространяющийся по часовой стрелке, проходит через делитель света дважды, а пучок света, распространяю-щийся против часовой стрелки, отражается от светоделителя дважды. Но в то же время взаимный оптический выходной путь от чувствительного кон-тура идет в направлении обратно к источнику (от светоделителя к диоду), т. е. вдоль входного оптического пути. Следовательно, добиться взаимности в системе регистрации можно, если поместить второй расщепитель пучка вдоль входногo оптического пути (рис. 1.5.).Диапазон скоростей вращения, которые измеряются высокочувстви-тельным гироскопом инерциальных систем управления, простирается от 0,1 град/ч до 400 град/ч. При LR = 100 м этим значениям скорости соответ-ствует диапазон изменения фазы от 10 до 10 рад (рис.1.4.). Рис 1.5. Схема ВОГ с постоянным смещением разности фаз.К настоящему времени уже затрачены значительные усилия на уве-личение чувствительности прибора к низким скоростям, и в то же время весьма мало внимания уделяется проблемам, связанным с увеличением требуемого динамического диапазона. Как уже отмечалось, в случае необходимости измерения больших изменений интенсивности для данного изменения фазы нужно внести фа-зовый сдвиг /2, т. е. интерферометр должен работать в режиме квадрату-ры. В этом режиме связь между изменениями интенсивности и изменения-ми фазы является линейной (до 1%) только до максимальных отклонений фазы в 0,1 рад. Компенсация нелинейности может быть осуществлена в самой системе регистрации, однако лишь до максимального отклонения фазы порядка 1 рад.Существует ряд способов регистрации фазы, которые могут быть использованы при конструировании ВОГ. Наиболее распространены схемы, где используется статическая разность фаз в 90° между двумя лучами и схемы с переменной разностью фаз в 90°.Статическая невзаимная разность фаз между лучами, распростра-няющимися по часовой и против часовой стрелки, может создаваться, на-пример, с помощью элемента Фарадея, размещаемого на одном конце во-локонного контура ( рис. 1.5.). Изменения регистрируемой интенсивности на взаимном выходе соответствуют изменениям в значении относительной фазы для двух лучей, обегающих контур. Этот способ имеет ряд недостатков. Небольшие изменения в интен-сивности излучения источника эквивалентны паразитным изменениям фа-зы, а изменения в смещении на 90° также превращаются в эквивалентную считываемую скорость вращения
10 11 12 13 14 15 16 
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100