Реферат: Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа
Для обеспечения когерентного взаимодействия информативного и опорного сигнала можно использовать в качестве ответвителя направленный ответвитель 3x3. Излучение от источника поступает через направленный ответвитель на входы чувствительного контура, а затем на фотодетекторы, выходы которых подключены к дифференциальному усилителю. Каждая из встречных волн является и информативной (сигнальной) и одновременно - опорной для другой волны. На выходе дифференциального усилителя избыточный шум, обусловленный фоновой засветкой оказывается скомпенсированным.
Основным механизмом потерь в волокне является обратное рэлеевское рассеяние. Каждая первичная волна, противоположно распространяющаяся в волоконном контуре, возбуждает маломасштабные неоднородности в волокне, которые в свою очередь действуют как индуцированные дипольные излучатели. Световод захватывает часть рассеянного излучения и канализирует его в обратном направлении. Вклады от каждого элементарного рассеивателя суммируются векторно со случайной фазой и образуют полное рассеянное поле в каждом направлении. На выходе контура появляется составляющая фазового сдвига отличная от фазы Саньяка, что приводит к ошибке в измерении скорости.
Способы минимизации ошибки ВОГ, обусловленной обратным рэлеевским рассеянием могут быть связаны с уменьшением взаимной когерентности между первичной и вторичной (рассеянной) волной. Частотная модуляция первичного сигнала, уменьшая когерентность не вносит дополнительной невзаимности в контур. Изменения частоты лазерного излучения также могут быть источником рандомизации фазы. Уменьшение когерентности можно также реализовать с помощью дополнительной фазовой модуляции первичной волны.
Уменьшить ошибку можно используя способ усреднения в течении постоянной интегрирования системы обработки.
Оптический нелинейный эффект Керра проявляется в виде возмущения коэффициента преломления среды при изменении интенсивности воздействующего на среду электрического поля. Если мощности оптических лучей, распространяющихся в противоположных направлениях неодинаковы, а следовательно неодинаковы и постоянные распространения, то это приводит к фазовой невзаимности контура и в результате к ошибке измерения угловой скорости.
Компенсации этого эффекта можно достичь прямоугольной модуляцией источника излучения или выбором источника с соответствующими спектральными характеристиками.
оптической гироскопии
Эффект Саньяка в кольцевом оптическом контуре
Принципы Волоконно
Доплеровская теория.
1. 
2. 
3. 
4.
Кинематическая теория.
1. 
2. 
3. 
4. 
5.
6. 
7. 
Зависимость коэффициента затухания от радиуса корреляции нерегулярностей
функции профиля показателя сердцевины :
1 - для ступенчатого профиля; 2 - для гауссова профиля.
(n1=1.5; D=0.01;l=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.
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
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
Схема волоконно-оптического гироскопа
с ответвителем типа 3´3.
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=A×exp(i×j)×exp(-i×j0) S=A×exp(i×j)×exp(i×j0)
на фотодетекторах:
E1 = S+exp(i×j1×L) E2 = L+exp(i×j1×S)
I1 = |S|2+|L|2+exp(i×j1)×L×S*+exp(-i×j1)×S×L*+n1
I2 = |S|2+|L|2+exp(i×j1)×S×L*+exp(-i×j1)×L×S*+n2
Iout = 2|A|2×sin(j1)×sin(2×j0)+n1-n2
M1(t) = N’(t)×K1×N(t) = [detN(t)]×K1
detN(t) = n11×n22 - n12×n21
Эквивалентная мощность шума фотоприемника
в функции от шумового тока для различных
значений полосы пропускания системы
Термически индуцированная невзаимность фазы Саньяка
в функции от DТ 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
