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    [分享]OptiSystem应用:光纤陀螺仪系统设计 [复制链接]

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    离线infotek
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-07-07
    光纤陀螺仪系统设计:DC检测方法[1] -'g> i  
    6`O,mpPu4G  
    使用理想元件,输出光电流(I)为 % Y%r2  
    WI4<2u;  
    (1) ". tW5O>  
     s[{[pIH  
    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 ,eBC]4)B6  
    \KnRQtlI  
    (2) B;ek a[xU  
    )`rD]0ua;  
    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 q@~g.AMCB  
    4WvW11q8U  
    (3) Q3ty K{JE  
    ?).;cG:<  
    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。 q4[8\Ua  
    ]B,tCBt  
    图1.FOG DC检测布局 h40;Q<D  
    光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] Cu8mNB{H  
    +#MXeUX"  
    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 gMI%!Y  
    #zTy7ZS,0  
    (4) ;:D-}t;  
    Q"dq_8\`U  
    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 &Gjpc>d  
    fgd2jr 3T  
    (5) n7fhc*}:`  
    HpEd$+Mz  
    公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠,然后再次使用公式(3)找到角速度。 注意,在这种情况下,由于等式(5)具有正弦关系,所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外,在这种情况下, 在等式(2)中,零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电二极管的时候,其功率已经被耦合器减半了三次。 q13fmK(n-5  
    :oZ<[#p"*  
    图2.OptiSystem设计的调制技术原理图(资料来源:REF)(注:光纤偏振器未包含在设计中)
    DLrV{8%W  
    对于以下的OptiSystem设计,角速度已设置为7.27e-5rad / s(地球的转速)。 I-FOG的设置显示在红色框中(在全局参数下)。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移,计算如下: oj djy#:  
    U0_)J1Yp  
    9s^$tgH  
     9!jPZn  
    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。 ;|WUbc6&g  
    M YF ^zheD  
    图3.FOG 相位调制
    6^gp /{  
    [1] http://www.jgorasia.com/Files/Spring10/Instrumentation/FOGreport.pdf (Accessed 24 Jan 2017). zbxW U]<S?  
    zG#5lzIu,  
    ^[7Mp  
    QQ:2987619807 btuG%D{a^  
     
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