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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: 2025-09-10
    光纤陀螺仪系统设计：DC检测方法[1] @P/6NMjZ^  
    H0-v^H>^  
    使用理想元件，输出光电流（I）为 f{)nxd >#  
    Ao$|`Lgj=z  
    (1) 6-QcHJ>m6U  
    6xoCB/]  
    其中 φs 是萨格纳克相移 ， Io  是以零角速度情况计算出的电流 o ^""=Z  
    0gH;y+\=*  
    (2) DeTLh($\  
    OPC8fX5.  
    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 *H~&hs>k  
     0X}0,  
    (3) o_n 3.O=  
    `_!R;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。 n a+P|'6  
    gbziEjRe  
    图1.FOG DC检测布局 =H8Y  
    光纤陀螺仪系统设计：相位调制方法[2] }-~LXL%!3  
    G(gZL%M6  
    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 >*WT[UU  
    Ca ?d8  
    (4) 70.Tm#qh  
    o8fY!C)  
    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 i!yE#zew  
    CvRO'  
    (5) @|<qTci  
    .q|k459oi  
    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。 mb*|$ysPx  
    Y=Om0=v  
    图2.OptiSystem设计的调制技术原理图（资料来源：REF）（注：光纤偏振器未包含在设计中）
    ^y[- e9O|  
    对于以下的OptiSystem设计，角速度已设置为7.27e-5rad / s（地球的转速）。 I-FOG的设置显示在红色框中（在全局参数下）。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移，计算如下: }70A>JBw  
    ,PeE'$q  
    aole`PD,l  
    ~8U0(n:^  
    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。 l<:\w.Gl  
    RKy!=#;17  
    图3.FOG 相位调制
    kY{;(b3Q  
     
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