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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 正序阅读 楼主  发表于: 2025-09-10
    光纤陀螺仪系统设计：DC检测方法[1] ceM6{N<_U  
    x:>wUhzZ  
    使用理想元件，输出光电流（I）为 =;3Sx::=  
    eg?<mKrZ  
    (1) qnJt5  
    ];a=Pn-:}G  
    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 V=qwwYz~  
    Y/ >&0wj)d  
    (2) Fzpfoz<N  
    ?hM>mL  
    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 2`>ToWN!  
    $8xl#SqH  
    (3) dC $Em@Nb  
    ?R Oqn6k&c  
    其中 L 是光线长度, D 是环直径, λ 是光源波长，由此来确定环路Ω 的角速度。注意，由于等式（1）具有余弦，因此直流技术无法区分正负速度。 /<}m? k\  
    Q6AC(n@:FV  
    图1.FOG DC检测布局 ^m"u3b4  
    光纤陀螺仪系统设计：相位调制方法[2] ng:9 l3 x  
    L%K\C  
    当尝试测量非常低的角旋转速率时，DC方法不是很准确，所以通常使用相位调制技术。 对于该设置，光检测信号 n'01Hh`0  
    4.h=&jz&  
    (4) pr#z=vqH  
    j =WST  
    将相位调制器幅度选择到+/-0.9 rad ，给出最大化J1(Φm) = 0.581517 的项Φm = 1.8 。提取调制频率ωm的余弦级数 ]2'na?q9  
    J(%0z:exs  
    (5) R_68-WO  
    '0uh D.|G  
    公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠，然后再次使用公式（3）找到角速度。 注意，在这种情况下，由于等式（5）具有正弦关系，所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外，在这种情况下, 在等式（2）中，零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电二极管的时候，其功率已经被耦合器减半了三次。 \ 3?LqJ  
    9@52Fg ;mj  
    图2.OptiSystem设计的调制技术原理图（资料来源：REF）（注：光纤偏振器未包含在设计中）
    2?,EzBeal  
    对于以下的OptiSystem设计，角速度已设置为7.27e-5rad / s（地球的转速）。 I-FOG的设置显示在红色框中（在全局参数下）。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移，计算如下: 7L@K _ZJ  
    T/xp?Vq6/  
    Tekfw  
    & )vC;$vD`  
    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。 H nUYqhZS  
    ?) [EO(D  
    图3.FOG 相位调制
    Y&_&s7z  
     
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