光纤陀螺仪
系统设计:DC检测方法[1]
-3` "E%9 []"=]f{1}; 使用理想元件,输出
光电流(I)为
*
MEe,4 7-X/>v (1)
g,=^'D 0yz~W(tsm 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
t7bqk!6hM\ W^k,Pmopy (2)
)&,K94
) "[HZ/ 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
GD&htob( f?^S bp (3)
{p]=++ 7}%H2$Do 其中 L 是
光线长度, D 是环直径, λ 是光源
波长,由此来确定环路Ω 的角速度。注意,由于等式(1)具有余弦,因此直流技术无法区分正负速度。
\2>?6zs Yb6q))Y 图1.FOG DC检测布局 _B[WY
光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2]
AF$\WWrB +/y]h0aa 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
5g>wV
1TZPef^y (4)
^A!$i$NON 6t7fa< 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
h e&V# # :YNp8!?T? (5)
!re1EL r~>,$[|n}) 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。
y@;%Uv& [@G`Afaf 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)
78]gtJ 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:
_kN*e:t 8\#
^k#X ]tY:,Mfs A,#2 ^dR 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。
x_!ZycEa o@k84+tn( > 0.W`j(s 图3.FOG 相位调制