光纖陀螺儀
系統(tǒng)設(shè)計(jì):DC檢測(cè)方法[1]
ahQY-%> @|5B}%! 使用理想元件,輸出
光電流(I)為
mkhWbzD'S
W 1u!&:O 81C;D`!K 其中
φs 是薩格納克相移 , Io 是以零角速度情況計(jì)算出的電流
slhMvHOk-
K7@|2;e Ql%B=vgKL P 是
光源光功率, σ 是光電檢測(cè)器的響應(yīng)度(在我們的案例中等于1)。在等式(2)中將光功率除以2是因?yàn)樵隈詈掀魈幑β蕮p失了一半。 一旦
φs 確定了, 我們可以計(jì)算
Zd88+GS,#
V%z?wDC D/JSIDd 其中 L 是
光線長(zhǎng)度, D 是環(huán)直徑, λ 是光源
波長(zhǎng),由此來確定環(huán)路Ω 的角速度。注意,由于等式(1)具有余弦,因此直流技術(shù)無法區(qū)分正負(fù)速度。
8&nb@l 圖1 FOG DC檢測(cè)布局
z;y{QO 光纖陀螺儀系統(tǒng)設(shè)計(jì):相位調(diào)制方法[1]
9 )!} ~9xkiu5~ 當(dāng)嘗試測(cè)量非常低的角旋轉(zhuǎn)速率時(shí),DC方法不是很準(zhǔn)確,所以通常使用相位調(diào)制技術(shù)。 對(duì)于該設(shè)置,光檢測(cè)信號(hào)
!XM<`H/ jD%|@ux KCAV 將相位調(diào)制器幅度選擇到+/-0.9 rad ,給出最大化J1(Φm) = 0.581517 的項(xiàng)Φm = 1.8 。提取調(diào)制頻率ωm的余弦級(jí)數(shù)
B:Ft(, G0~Z|P W#E(?M[r 公式3得到角速度。我們可以重新排列找到φ_𝑠,然后再次使用公式(3)找到角速度。 注意,在這種情況下,由于等式(5)具有正弦關(guān)系,所以我們可以確定角速度的大小和方向。另外,在這種情況下, 在等式(2)中,零速電流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因?yàn)樵诠獾竭_(dá)光電二極管的時(shí)候,其功率已經(jīng)被耦合器減半了三次。
RRpY%-8M 圖2 OptiSystem設(shè)計(jì)的調(diào)制技術(shù)原理圖(資料來源:REF)(注:光纖偏振器未包含在設(shè)計(jì)中) l~w^I|M^C
JWYe~ 對(duì)于以下的OptiSystem設(shè)計(jì),角速度已設(shè)置為7.27e-5rad / s(地球的轉(zhuǎn)速)。 I-FOG的設(shè)置顯示在紅色框中(在全局
參數(shù)下)。 通過使用相移分量來應(yīng)用薩格納克相移,計(jì)算如下:
:U *8S\$
lSlZ^.& tv`b## 在這里,我們根據(jù)前面的方程,使用C ++組件來計(jì)算角速度。 測(cè)得的角速度(在C ++組件下顯示為結(jié)果)為7.29e-5rad / s。
4w#2m>. 圖3 FOG 相位調(diào)制
2g~ @99` )<{u
oH [1]
http://www.jgorasia.com/Files/Spring10/Instrumentation/FOGreport.pdf (Accessed 24 Jan 2017).
(wu