[vY? ! 光纤陀螺仪
系统设计:DC检测方法[1]
IMay`us]:8 '1yy&QUZq 使用理想元件,输出
光电流(I)为
j{u!/FD t&=]>blIs (1)
{9C+=v? ['rqz1DL5 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
f,}]h~w\ @( H (2)
ce\ F~8y zg83->[ 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
&r
Lg/UEV- *eo<5YUHt (3)
B!cg)Y?.bd uM<6][^` 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。
QcDWVM'v 图1.FOG DC检测布局 aPMqJ#fIr
ZNvnVW< 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2]
$!_]mz6* 30v 3C7o= 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
-5 YvtL T7{Z0- (4)
9(( QSX #}rv) 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
j7)Xm,wI8 S@a#,,\[ (5)
a}+7MEUmZ/ UldG0+1d 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。
&[hq !v 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)
PDnwaK OO:^#Mvv5 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:
-
zQ P]@m0f 0=r.I}x gB\KD{E 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。
\=yx~c_$L 图3.FOG 相位调制