YbZ?["S& 光纤陀螺仪
系统设计:DC检测方法[1]
'%TD#!a Dd,
&a 使用理想元件,输出
光电流(I)为
b%C7 kL- qkC{IBN92 (1)
[L| vBr XC}2GHO< 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
j9/iBK\Y z`u$C+Ov (2)
wk^$DM/KJ) : ?Z9 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
=t~]@?]1D [IHG9Xg (3)
5dX0C w=ufJRj 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。
>,)U46 图1.FOG DC检测布局 20Jlf?
]]_c3LJ2` 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2]
C9FAX$$^(Y #0^a-47PA< 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
{aopGu?i +I:/8,&-x (4)
AnZy
oa z$/s` |] 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
?fc<3q" =*6H!bzX (5)
Gu2=+?i?h U`)d
`4" 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。
DD>n-8M@> 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)
M3JV^{O/DV ,d^H Ag^j 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:
VPVg\K{ .+lx}#-# c2Y\bKeN ]2@lyG#<< 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。
uFvR(LDb&g 图3.FOG 相位调制