Принцип действия волоконно-оптического гироскопа

Оптические соединители для волокна, сохраняющего поляризацию, еще находятся в стадии разработки.

Для сборки соединителей и сборки других волоконных компонент в подсистемы волоконных датчиков эффективно широко использование технологического процесса сращивания концов волокна плавлением.

В зависимости от конструктивных особенностей ВОГ, изготовление последнего может потребовать следующих элементов: пространственных и поляризационных фильтров, вращателей поляризации или «выравнивателей» поляризации, фазосдвигающих ячеек (ячеек смещения), частотных и фазовых модуляторов, переключателей и других элементов. Применение волокна, сохраняющего поляризацию, способствует значительным упрощениям. Применение интегрально-оптических схем также может содействовать решению проблемы элементной базы.

Кроме упомянутых в дипломной работе дестабилизирующих факторов, действующих на ВОГ, необходимо изучение еще ряда источников ошибок прибора, вносящих, однако, меньший вклад в суммарную погрешность ВОГ. К ним относятся рассеяние Ми, рассеяние Бриллюэна, спонтанные шумы, дробовые и тепловые шумы, амплитудные шумы источника излучения и др.

Изучение физической природы этих шумов и нестабильностей позволит разработать устройства, компенсирующие их влияние на точность прибора.

Проводимые работы по созданию ВОГ должны носить исследовательский и конструкторский характер:

а) изучаться источники погрешностей и нестабильностей в ВОГ;

б) анализироваться схемотехнические решения и экспериментально проверяться конструкторские варианты ВОГ, позволяющие добиться требуемой точности;

в) продолжать поиск материалов и элементов, позволяющих реализовать оптимальную структуру ВОГ.

Можно предположить, что результаты анализа проведенного в данной дипломной работе послужат материалом для дальнейшей исследовательской и конструкторской работы, направленной на улучшение характеристик волоконно-оптических гироскопов.

Литература

1. Шереметьев А.Г. Волоконно-оптический гироскоп. - М.: Радио и связь, 1987.

2. Ионов А.Д. Статистически нерегулярные оптические и электрические кабели связи. - Томск: Радио и связь, 1990.

3. Гроднев И.И. Волоконно-оптические линии связи. - М.: Радио и связь, 1990.

4. Чео П.К. Волоконная оптика. - М: Энергоатомиздат,1988.

5. Свечников Г.С. Элементы интегральной оптики. - М.: Радио и связь, 1987.

6. Федоров Б.Ф. Оптический квантовый гироскоп. - М: Машиностроение, 1973.

7. Методические указания к технико-экономическому обоснованию дипломных проектов по специальностям «электронно-медицинская аппаратура» и «конструирование и производство радиоаппаратуры». - Л.: ЛЭТИ,1985.

8. Безопасность жизнедеятельности. Методические указания по дипломному проектированию. - СПб.: ЛЭТИ,1996.

Плакат 1

Оптическая гироскопия

Эффект Саньяка в кольцевом оптическом контуре

Принципы Волоконно

Доплеровская теория

1.

2.

3.

Кинематическая теория

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Плакат 2

Зависимость коэффициента затухания от радиуса корреляции нерегулярностей функции профиля показателя сердцевины:

1 - для ступенчатого профиля; 2 - для гауссова профиля.

(n1=1.5; =0.01;=1.3 мкм; V=2.4;a=2.3 мкм)

Основные этапы фотоэлектрического преобразования при детектировании оптического сигнала

Фаза Саньяка в угловой скорости вращения для различных значений параметра L R .

Структуры одномодовых световодов с устойчивой поляризацией:

а - волокно с эллиптическим сердечником;

б - волокно с боковым ячеечным распределением показателя преломления;

в - волокно с эллиптической внешней оболочкой

г - волокно с боковым ячеечным напряжением.

Плакат 3

Возмущение поля в точке Р источником с плотностью тока J в точке Q

Сферические полярные координаты точек Р и Q

Световод со случайными колебаниями радиуса сердцевины

Дисперсия изменения гауссова профиля при изменении радиуса сердцевины волокна

Плакат 4

Дисперсия изменения гауссова профиля при случайных изгибах оси волокна

Дисперсия изменения гауссова профиля при эллиптичности волокна

Дисперсия уширения импульса при изменении радиуса сердцевины волокна

Минимально обнаруживаемая угловая скорость вращения в функции от параметра волоконного контура

LD,m2

Плакат 5

Эквивалентная мощность шума фотоприемника в функции от шумового тока для различных значений полосы пропускания системы

Термически индуцированная невзаимность фазы Саньяка в функции от Т для различных значений длины контура

Разность фаз, обусловленная влиянием магнитного поля в функции от угла поворота плоскости поляризации на данном участке контура при различных значениях напряженности поля

Изменение интенсивности суммарного излучения в зависимости от фазы Саньяка, обусловленной вращением

Плакат 6

Схема волоконно-оптического гироскопа с ответвителем типа 33.

1,2-фотодетекторы; 3-источник излучения; 4-направленный ответвитель 3x3; 5-волоконный контур; 6-дифференциальный усилитель; 7,8 -дополнительные устройства (ФМ, поляризатор)

Вариант включения отражательного фазового модулятора в схему волоконно-оптического гироскопа.

1,4 -направленные ответвители; 2-волоконный контур; 3,3`-отражательные фазовые модуляторы; 5,5`-модулирующие отрезки волокна; 6,6`-ячейки Фарадея с углом вращения 45; 7,7`-зеркала.

Минимальная конфигурация ВОГ

Обобщенная модель погрешностей ВОГ

L=Aexp(i)exp(-i0) S=Aexp(i)exp(i0)

на фотодетекторах:

E1 = S+exp(i1L) E2 = L+exp(i1S)

I1 = |S|2+|L|2+exp(i1)LS*+exp(-i1)SL*+n1

I2 = |S|2+|L|2+exp(i1)SL*+exp(-i1)LS*+n2

Iout = 2|A|2sin(1)sin(20)+n1-n2

M1(t) = N'(t)K1N(t) = [detN(t)]K1

detN(t) = n11n22 - n12n21