C>*u()q>4h 光纤陀螺仪
系统设计:DC检测方法[1]
"1M[5\Ax .OY`Z)SS% 使用理想元件,输出
光电流(I)为
hZ _"rgET`vW (1)
pg)WKbV iAIuxO 其中 φs 是萨格纳克相移 , Io 是以零角速度情况计算出的电流
DlMW(4( kL"2=7m; (2)
,1o FPa{? DN5 7p!z P 是
光源光功率, σ 是光电检测器的响应度(在我们的案例中等于1)。在等式(2)中将光功率除以2是因为在耦合器处功率损失了一半。 一旦 φs 确定了, 我们可以计算
oEZdd#*; JrRH\+4K (3)
wEvVL 0^K"> 其中 L 是
光线长度, D 是环直径, λ 是光源
波长,由此来确定环路Ω 的角速度。注意,由于等式(1)具有余弦,因此直流技术无法区分正负速度。
XuM'_FN`A< 图1.FOG DC检测布局 k_nql8H
@QP z#- 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2]
*wB1,U{ .5ha}=z 当尝试测量非常低的角旋转速率时,DC方法不是很准确,所以通常使用相位调制技术。 对于该设置,光检测信号
p4
^yVa ExL0?FemWV (4)
Cd}<a?m, QX'qyojxN 将相位调制器幅度选择到+/-0.9 rad ,给出最大化J1(Φm) = 0.581517 的项Φm = 1.8 。提取调制频率ωm的余弦级数
(V67`Z ) sN01rtB(UT (5)
H%Q7D- t=W}SH 公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠,然后再次使用公式(3)找到角速度。 注意,在这种情况下,由于等式(5)具有正弦关系,所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外,在这种情况下, 在等式(2)中,零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电
二极管的时候,其功率已经被耦合器减半了三次。
D7Q$R:6| 图2.OptiSystem设计的调制技术原理图(资料来源:REF)(注:光纤偏振器未包含在设计中)
|imM#wF UhQj
Qaa~ 对于以下的OptiSystem设计,角速度已设置为7.27e-5rad / s(地球的转速)。 I-FOG的设置显示在红色框中(在全局
参数下)。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移,计算如下:
aE$[52 :(*V?WI
&powy7rR :emiQ 在这里,我们根据前面的方程,使用C ++组件来计算角速度。 测得的角速度(在C ++组件下显示为结果)为7.29e-5rad / s。
dn$!& 图3.FOG 相位调制