光纤陀螺仪系统设计:DC检测方法[1] -Nlf~X e@,u`{C[ 使用理想元件,输出光电流(I)为 +F7<5YW&( g<rKV+$6
(1) `Ge +(1x )p!*c, 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 [C+Gmu ;la#Vf:]
(2) NO+
55n n(Q\',C 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 E/dO7I`B znQ'm^ h
(3) e:$7^Y,U/ 1~R$$P11[9 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。 I NPYJ#% 2GiUPtO&Gj 图1.FOG DC检测布局 dDqr
B-G
光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] >9.5-5" 4#@W;' 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 62MRI YH'$_,8peM
(4) mZbWRqP[|_ @3-,=x 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 43J\8WBn@
e'~-`Z9-)
(5) ol$2sI=.s 3qAwBVWa 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。 tIGVB+g{F R,x> $n 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)
SLJ&{`"7 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: pwFU2}I 2/yXY_L
q:Y6fbt<7 VDByj "% 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。 d)04;[= I #M%%5e 图3.FOG 相位调制