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    [技术]OptiSystem应用：光纤陀螺仪系统设计 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-24
    光纤陀螺仪系统设计：DC检测方法[1] H;|:r[d!  
    D#1~]d  
    使用理想元件，输出光电流（I）为 X$iJ|=vW  
    _ng =5  
    (1) H<}eoU.  
    =>\-ma+  
    其中 φs 是萨格纳克相移 ， Io  是以零角速度情况计算出的电流 S{T d/1}  
    >wO$Vu `t  
    (2) GTe:k  
    gCr|e}w-  
    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 E2H<{Q   
    *;E+9^:V  
    (3) `lezJ (Xm  
    .r5oN+?e  
    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。 /&as)  
    n o+tVm|  
    图1.FOG DC检测布局 /8t+d.r;/  
    光纤陀螺仪系统设计：相位调制方法[2] fR%1FXpK&  
    .]s( c!{y  
    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 1 3 `0d  
     0(/D|  
    (4) yPh2P5}H>  
    >04>rn#},,  
    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 L2.`1Aag  
    RrdtU7i3  
    (5) g+ 1=5g  
    TTZxkK  
    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。 k+#l;<\2  
    ]Bd3d%  
    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）
    N^( lUba  
    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: i(yAmo9h  
    6mpg&'>  
    vF6*c  
    :@%-f:iDj  
    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。 s7nX\:Bw:  
    795Jwv  
    图3.FOG 相位调制
    EH*ym#Y  
     
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