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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] |3K)$.6~  
    $KjTa#[RX7  
    使用理想元件，输出光电流（I）为 o5\b'hR*#  
    2X-l{n;>  
    (1) nK3 k]gLc{  
    ED$DSz)x  
    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 44\>gI<  
    .[DthEF  
    (2) m}$+Hdk+7  
    cgC\mM4Nla  
    P 是光源光功率， σ 是光电检测器的响应度（在我们的案例中等于1）。在等式（2）中将光功率除以2是因为在耦合器处功率损失了一半。 一旦 φs 确定了， 我们可以计算 U,1AfzlF  
    ,pK| SL  
    (3) }a&mY^  
    rVQX7l#YI  
    其中 L 是光线长度, D 是环直径, λ 是光源波长，由此来确定环路Ω 的角速度。注意，由于等式（1）具有余弦，因此直流技术无法区分正负速度。 `ya;:$(6  
     Voh hQ  
    图1.FOG DC检测布局 g8ES8S M  
    光纤陀螺仪系统设计：相位调制方法[2] 4c~>ci,N?(  
    1Q}mf!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 ~un%4]U  
    J NC  
    (4) :f'&z47  
    &"uV~AM  
    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 \g-j9|0  
    !c<wS Q,  
    (5) GR'Ti*Qi  
    %Hi~aRz  
    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。 dMl+ko  
    l{P\No  
    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）
    1'6cGpZY  
    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: rFJ[dz  
    H L<s@kEZ  
    q}L+/+b  
    &h$|j  
    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。 v4*rPGv  
    )_jSG5k  
    图3.FOG 相位调制
    eukA[nO7G  
     
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