光纤陀螺仪
系统设计:DC检测方法[1]
^{xeij/ m8SA6Y\ 使用理想元件,输出
光电流(I)为
(`6T&>(4 _:X|.W (1)
`E!N9qI?t$ 'Fs)Rx}\0 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
cZ(elZ0~ {@<J_A (2)
@&]#uRl|[ ;U<rc'qE 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
{0;3W7 *dvDap|8W (3)
w|CZ7|6 Qc[3Fq,f 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。
@ JvPx 0 ;L|uIg;.s 图1.FOG DC检测布局 ALEnI@0
光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2]
Ov#=]t5 fZxIY, 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
iA0q_( \X ,R$u?c0>'& (4)
@"Z7nJX _{Sm k[ 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
/
}R z=& Cn>ADWpT& (5)
Ja SI^go FSRm| 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。
McoK@q; rJa$9B*^ 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)
i 9g>9 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:
4QIE8f
Y >Bs#Xb_B] R/^u/~< pGSai& 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。
49d@! it>r+% 2kv7UU#q2 图3.FOG 相位调制