OptiSystem应用:光纤陀螺仪系统设计
光纤陀螺仪系统设计:DC检测方法[1] ]rX9MA6 {7#03 k 使用理想元件,输出光电流(I)为 ()|3
-}<g-*m"q
(1) VuWib+fT T1~)^qQ 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 d/j@_3' E 5kF^P
(2) M9"Sgb`g ;L6Xs_L~ 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 kojG-M xdF guV8
(3) j@P5(3r nxRwWj57 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。 };SV!'9s?~ 5H.Db
图1.FOG DC检测布局 sJ6a7A8) 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] %,? vyY ?y_awoBd1 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 WN0c%kz= $%He$t
(4) Vipp /WV ?`. XK} 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 v ($L (T;9us0
(5) W8*
2;F] 8ui=2k( 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。 JK^[{1
JI Ar`\ N1a
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) #:
hVF/ 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: U"x~Jb3]O oFyeH )!
"_)|8|gN csvOg[ 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。 k /^g* !3x*k;0
图3.FOG 相位调制 \3j)>u,r
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