Способ измерения угловой скорости и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угловых скоростей в авиционной и космической технике, а также в геодезических системах. Цель - повышение точности и чувствительности измерения угловой скорости. Сущность изобретения заключается в том, что оптическое излучение от источника оптического излучения разделяют на две волны в расщепителе оптического излучения и распространяют в катушке волоконного световода во встречных направлениях, дополнительно совмещают встречно распространяющиеся волны на приемнике оптического излучения. При этом на первом частотном модуляторе получают максимум интенсивности интерференционной полосы, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное электрическое напряжение на дисплее , затем получают на первом частотном модуляторе минимум интенсивности интерференционной полосы, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное электрическое напряжение, устанавливают средне-арифметическое значение полученных напряжений, изменяя частоту сдвига волн, измеряют первое значение электрического напряжения оптического излучения, которое посредством аналого-цифрового преобразователя преобразуется в код и заносится в оперативную память блока вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами. Сдвигают частоты волн вторым модулятором в сторону увеличения. Измеряют второе значение электрического напряжения, которое заносится в память блока вычисления угловой скорости, изменяют направление сдвига частот вторым модулятором на противоположное и измеряют третье значение электрического напряжения, которое заносится в оперативную память блока вычисления скорости. Изменяют направление сдвига частоты волн, полученных при средне-арифметическом значение электрических напряжений на противоположное, измеряют четвертое значение электрического напряжения, вводят в память блока вычисления скорости. По записанным в оперативной памяти этого блока значениям электрических напряжений в соответствии с формулой вычисляют угловую скорость с учетом направления вращения. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения угловых скоростей в авиационной и космической технике, а также в геодезических системах.

Известен способ измерения угловой скорости, основанный на расщеплении оптического излучения на полупрозрачном зеркале, одновременном прохождении первого расщепленного луча через волоконно-оптическую катушку по часовой стрелке, а второго - против часовой стрелки, совмещении противоположно бегущих лучей на этом же полупрозрачном зеркале и образовании интерференционной картины на фотодетекторе с последующим вычислением в блоке обработки скорости углового вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси, причем для максимизации чувствительности к малым изменениям фазы Саньяка в волоконном контуре с помощью невзаимного фазового модулятора обеспечивают "невзаимный" фазовый сдвиг между двумя противоположно бегущими лучами.

Устройство, реализующее этот способ, волоконно-оптический гироскоп (ВОГ), содержит источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, волоконно-оптическую катушку, фотодетектор, фазовый модулятор, блок обработки информации.

Недостатком этого способа и реализующего его устройства является недостаточная точность измерения угловой скорости. Кроме того, невзаимный фазовый модулятор выполнен на малостабильных, нелинейных элементах (ячейках Фарадея), что приводит к значительному дрейфу рабочей точки, снижающему точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения угловой скорости, основанный на разделении оптического излучения на две волны, распространяющиеся в катушке волоконного световода во встречных направлениях, сдвиге частоты одной из волн до ее вхождения в катушку волоконного световода, а частоты другой волны - на то же значение после прохождения ею катушки волоконного световода, совмещении встречно распространяющихся волн, прошедших волоконный световод, и определении угловой скорости из выражения = , где Δ f - сдвиг частоты модулятора, приводящий к компенсации напряжения оптического приемника, вызванного сдвигом фазы Саньяка; λ- длина волны оптического излучения, распространяющегося в волоконно-оптической катушке; n - показатель преломления оптического волокна катушки; r - радиус катушки.

При этом фаза Саньяка определена следующим образом =azccos -1, где U - электрическое напряжение, снимаемое с оптического приемника излучения; S^' - чувствительность оптического приемника излучения; I_o - интенсивность оптического излучения, входящего в волоконно-оптическую катушку.

Устройство, реализующее этот способ, волоконно-оптический гироскоп (ВОГ), содержит источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, волоконно-оптическую катушку, частотный модулятор, генератор частотного модулятора, фотодетектор, вычислительное устройство.

Недостатком этого способа и реализующего его устройства является невысокие точность и чувствительность измерения угловой скорости.

Невысокая точность обусловлена тем, что при этом способе измерения фазы Саньяка не исключаются шумовые составляющие, вызванные относительной погрешностью чувствительности оптического приемника излучения от действия дестабилизирующих факторов, абсолютной погрешностью фотоэлектрического преобразования, связанной со смещением преобразовательной характеристики из-за нестабильности темнового тока фотоприемника и дрейфа его параметров, дрейфом смещения по частоте между двумя излучениями.

Низкая чувствительность к малым угловым скоростям в прототипе следует из выражения (1/I_oS^I)(αU/αΔϕ_с^I)=2sinΔϕ_с^I Кроме того, невзаимный частотный модулятор в прототипе выполнен на нестабильных нелинейных элементах (ячейках Фарадея).

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерения угловой скорости.

Технический результат в способе измерения угловой скорости, включающем разделение оптического излучения на две волны, распространение их в катушке волоконного световода во встречных направлениях, сдвиг частоты одной из волн до ее вхождения в катушку волоконного световода, а частоты другой волны после прохождения ею катушки волоконного световода, совмещение встречно распространяющихся волн, образующих интерференционную картину, измерение электрического напряжения на оптическом приемнике с последующим вычислением скорости углового вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси, достигается тем, что в нем дополнительно после распространения волн в катушке волоконного световода совмещают встречно распространяющиеся волны, при этом получают максимум интенсивности интерференционной полосы, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное значение электрического напряжения, затем получают минимум интенсивности интерференционной картины, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное электрическое напряжение, устанавливают средне-арифметическое значение полученных электрических напряжений, изменяя частоту сдвига волн, измеряют первое значение электрического напряжения, после чего сдвигают частоты волн в сторону увеличения электрического напряжения на величину, кратную порогу чувствительности, измеряют второе значение электрического напряжения, изменяют направление сдвига частот на противоположное, измеряют третье значение электрического напряжения, изменяют направление сдвига частот волн, полученных при средне-арифметическом значении напряжений на противоположное, измеряют четвертое значение электрического напряжения, а угловую скорость определяют из следующего выражения:
= 1+ , где n - показатель преломления оптического волокна;
λ - длина волны оптического излучения;
r - радиус катушки;
ΔΩ - сдвиг частоты, вызывающий изменение электрического напряжения, кратного порогу чувствительности;
U₁ - первое значение электрического напряжения режима измерения;
U₂ - второе значение электрического напряжения;
U₃ - третье значение электрического напряжения;
U₄ - четвертое значение электрического напряжения.

Технический результат в устройстве для измерения угловой скорости, содержащем оптически сопряженные источник оптического излучения и расщепитель оптического излучения, волоконно-оптическую катушку, оптически сопряженную своими первым и вторым вводами-выводами с первым и вторым выходом-входом расщепителя оптического излучения, первый частотный модулятор, установленный после расщепителя оптического излучения на его второй оптической оси, первый генератор, приемник оптического излучения, установленный после расщепителя оптического излучения на его первой оптической оси, блок вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами, вход которого соединен с выходом приемника оптического излучения, а первый оперативный ввод-вывод соединен с оперативным вводом-выводом первого генератора, достигается тем, что оно снабжено первым цифроуправляемым двухполюсным переключателем, частотным модулятором, вторым цифроуправляемым двухполюсным переключателем и вторым цифроуправляемым двухфазным генератором, при этом первый цифроуправляемый двухполюсный переключатель соединен первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами первого генератора, а первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым электрическими входами первого частотного модулятора, второй электрооптический частотный модулятор установлен после первого частотного модулятора и оптически сопряжен с ним своим первым вводом-выводом, а вторым вводом-выводом оптически сопряжен с вторым вводом-выводом волоконно-оптической катушки, второй цифроуправляемый двухполюсный переключатель соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым электрическими входами второго электрооптического частотного модулятора, второй цифроуправляемый двухфазный генератор соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым входами второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя, а оперативным вводом-выводом с вторым оперативным вводом-выводом блока вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьим входом первого цифроуправляемого двухполюсного переключателя и с третьим входом второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя, причем первый частотный модулятор выполнен электрооптическим, а первый генератор - цифроуправляемым двухфазным.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения угловой скорости; на фиг. 2 - диаграмма напряжений для случая, когда Δϕ_c =0; на фиг. 3 - диаграмма напряжений для Δϕ_c > 0; на фиг. 4 - диаграмма напряжений для Δϕ_c < 0;
Устройство для измерения угловой скорости содержит оптически сопряженные источник 1 угловой скорости и расщепитель 2 оптического излучения, волоконно-оптическую катушку 3, оптически сопряженную первым и вторым вводами-выводами с первым и вторым выходом-входом расщепителя 2 оптического излучения, первый частотный модулятор 4, установленный после расщепителя 2 оптического излучения на его второй оптической оси, первый цифроуправляемый двухполюсный переключатель 5, первый цифроуправляемый двухфазный генератор 6, второй электрооптический частотный модулятор 7, второй цифроуправляемый двухполюсный переключатель 8, второй цифроуправляемый двухфазный генератор 9, приемник 10 оптического излучения, установленный после расщепителя 2 оптического излучения на его первой оптической оси, аналого-цифровой преобразователь 11, блок 12 вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки 3 вокруг ее продольной оси и управления генераторами.

При этом первый цифроуправляемый двухполюсный переключатель 5 соединен первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами цифроуправляемого двухфазного генератора 6, а первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым электрическими входами первого частотного модулятора 4, второй электрооптический частотный модулятор 7 установлен после первого частотного модулятора 4 и оптически сопряжен с ним своим вводом-выводом, а вторым вводом-выводом оптически сопряжен с вторым вводом-выводом волоконно-оптической катушки 3, второй цифроуправляемый двухполюсный переключатель 8 соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым электрическими входами второго электрооптического частотного модулятора 7, второй цифроуправляемый двухфазный генератор 9 соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым входами второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя. Причем блок 12 вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами своим входом через аналого-цифровой преобразователь 11 соединен с электрическим выходом приемника 10 оптического излучения, своим первым оперативным вводом-выводом 13 соединен с оперативным вводом-выводом первого цифроуправляемого двухфазного генератора 6, своим оперативным вводом-выводом 14 соединен с оперативным вводом-выводом второго цифроуправляемого двухфазного генератора 9, своим третьим оперативным вводом-выводом может быть соединен с дисплеем 15, своим первым выходом 16 соединен с третьим входом первого цифроуправляемого двухполюсного переключателя 5, вторым выходом 17 - с третьим входом второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя 8.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Оптическое излучение от источника оптического излучения разделяют на две волны, распространяющиеся в катушке волоконного световода во встречных направлениях. В результате совмещения излучения образуется интерференционная картина, интенсивность полос которой определяется разностью фаз и интенсивностью интерферируемых пучков излучения. Приемник оптического излучения с помощью первой частоты сдвига волн настраивают на максимум интенсивности интерференционной полосы. Причем на выходе оптического приемника излучения измеряют электрические напряжения как при выходе ВОГ на рабочий режим, так и в режиме измерения угловой скорости. При выходе на рабочий режим измеряют первое электрическое напряжение на максимуме интенсивности интерференционной полосы. Устанавливают значение разности частот между встречно распространяющимися волнами таким образом, чтобы в поле зрения оптического приемника был минимум интенсивности интерференционной полосы, и измеряют второе значение электрического напряжения. Устанавливают значение разности частот между встречно распространяющимися волнами, соответствующее среднеарифметическому первого и второго электрических напряжений. Выполняют измерения электрических напряжений в четырех режимах измерения. Интенсивность интерференционной полосы в поле зрения оптического приемника определяется выражением
I₃= I₁+I₂+2cos(Φ₁-Φ₂), (1) где I₁, I₂ - интенсивности интерферируемых волн;
Ф₁- фаза волны, смещенная по частоте на значение Ω до ее вхождения в волоконную катушку;
Ф₂ - фаза волны, частота которой изменяется на значение Ω , после прохождения волоконно-оптической катушки;
Ф₁=(ω+Ω+ε)τ+(ω+Ω+ε)Δτ_c (2)
ω - частота исходного оптического излучения;
τ = - время задержки при распространении волны в катушке;
L - длина оптического волокна катушки;
h - показатель преломления оптического волокна;
c - скорость света;
Δτ_c - дополнительное время задержки распространения излучения, вызванное вращением волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси;
ε - дрейф смещения по частоте при изменении частоты на Ω ;
Ф₂=ωτ-ωΔτ_c. (3) Операция выхода на рабочий режим соответствует установлению первоначальной разности фаз между встречно распространяющимися волнами
Ωτ = После вычитания из выражения (2) выражения (3) получают
ΔФ₁= Ф₁-Ф₂= (Ω+ε)τ+2ωΔτ_c+(Ω+ε)Δτ_c, (4) где фазовый сдвиг Саньяка Δϕ_c= 2ωΔτ_c Вводят обозначение
κ= ετ+εΔτ_c+ΩΔτ_c, (5) которое характеризует смещение рабочей точки гироскопа.

В режиме измерения вначале измеряют первое значение электрического напряжения, которое в соответствии с (1) при I₁= I₂= I принимает значение
U₁=2IS(1+γ)
(1+cosΔФ₁)+δ, (6) где S - чувствительность оптического приемника излучения;
γ = - относительная погрешность чувствительности от действия дестабилизирующих факторов;
δ - абсолютная погрешность фотоэлектрического преобразования, связанная со смещением преобразовательной характеристики из-за нестабильности темнового тока фотоприемника и дрейфа его параметров. Дополнительно сдвигают частоты световых волн в сторону увеличения так, чтобы электрическое напряжение изменилось на величину, кратную порогу чувствительности.

ΔФ₂= (Ω+ΔΩ+ε)τ+Δϕ_c+(Ω+ΔΩ+ε)Δτ_c, (7) где ΔΩ - дополнительный сдвиг частоты, соответствующий отклонению фазового угла на некоторый угол относительно . Измеряют второе значение электрического напряжения, которое в соответствии с (6) принимает вид
U₂=2IS(1+γ)(1+cosΔФ₂)+δ(8) Изменяют знак дополнительного сдвига частоты на противоположный Ω-ΔΩ . При этом возникает фазовый сдвиг
ΔФ₃=(Ω-ΔΩ+ε)+Δϕ_c+(Ω-ΔΩ+ε)Δτ_c (9) Измеряют третье значение электрического напряжения U₃=2IS(1+γ)(1+cosΔФ₃)+δ(10) Изменяют направление основного сдвига частоты на противоположное. По аналогии для частоты Ω получают фазовый сдвиг ΔФ₄= -Ωτ+Δϕ_c-κ(11) Измеряют четвертое значение электрического напряжения U₄=2IS(1+γ)(1+cosΔФ₄)+δ(12) Для упрощения расчетов пренебрегают значениями εΔτ_c,ΩΔτ_c,ΔΩΔτ_c,, имеющими второй порядок малости. Выражения (4) - (12) для разности фаз примут вид:
ΔΦ₁ = +ετ+Δϕ_c, (13)
ΔΦ₂ = +ετ+ΔΩτ, (14)
ΔΦ₃ = -ΔΩτ+ετ+Δϕ_c, (15)
ΔΦ₄ = - +Δϕ_c-ετ, (16) а для напряжения оптического приемника:
U₁=2IS(1+γ)[1-sin(ετ+Δϕ_c)]+δ (17)
U₂=2IS(1+γ)[1-sin(ετ+Δϕ_c+ΔΩτ)]+δ (18)
U₃=2IS(1+γ)[1-sin(ετ-ΔΩτ+Δϕ_c)]+δ (19)
U₄= 2IS(1+γ)1+cos- - Δϕ_c+ + δ (20) Уравнение (20) приводят к виду:
U₄= 2IS(1+γ)1+cos - Δϕ_c+ + δ (21)
U₄=2IS(1+γ)x[1-sin(ετ-Δϕ_c)]+δ (22) Для малых углов сдвига Саньяка в уравнениях (17) - (19), (22) значения синусов заменяют на аргументы U₁= 2IS(1+γ)(1-ετ-Δϕ_c)+δ (23) U₂=2IS(1+γ)(1-ετ-Δϕ_c-ΔΩτ)+δ (24) U₃=2IS(1+γ)(1-ετ+ΔΩτ-Δϕ_c)+δ (25) U₄=2IS(1+γ)(1-ετ+Δϕ_c)+δ (26) Решают систему уравнений (23) - (26), получая разностное напряжение
U₂-U₁=2IS(1+γ)(-ΔΩτ), (27) откуда
2IS(1+γ) = (28) и разностное напряжение
U₃-U₄=2IS(1+γ)x(-2Δϕ_c+ΔΩτ) (29) В выражение (29) подставляют (28)
U₃-U₄ = (-2Δϕ_c+ΔΩτ) (30) Из выражения (30) получают
Δϕ_c = 1 + (31) или
Δϕ_c = 1 + (32) Угловую скорость вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси определяют из выражения
= , (33) где λ - длина волны оптического излучения, распространяющегося в волоконно-оптической катушке;
N - количество витков в катушке;
а - площадь одного витка;
с - скорость света. Подставив значение Δϕ_c из выражения (32) в (33), получают
= 1+ (34) Так как = 2Πr и a = πr², окончательно получают
= 1+ (35) Таким образом, по результатам четырех измерений электрических напряжений приемника оптического излучения (U₁, U₂, U₃, U₄), известной длине волны λ , радиусе катушки r, показателе преломления оптического волокна L, дополнительному к основному сдвигу частоты, вызывающему изменение электрического напряжения, кратного порогу чувствительности, ΔΩ , можно определить угловую скорость вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси. При этом повышение точности измерения угловой скорости по сравнению с прототипом достигнуто за счет исключения невзаимных фазовых сдвигов, вносимых дрейфом частоты сдвига световых волн ε , исключения нестабильности чувствительности оптического излучения, относительной погрешности чувствительности от действия дестабилизирующих факторов γ , абсолютной погрешности фотоэлектрического преобразования, связанной со смещением преобразовательной характеристики из-за нестабильности темнового тока фотоприемника и дрейфа его параметров δ .

Направление вращения волоконно-оптической катушки может быть также определено по величинам измеряемых электрических напряжений. Для случая, когда Δϕ_c = 0, напряжения U₁=U₄ (фиг. 2). На фиг. 3 представлена диаграмма, когда Δϕ_c > 0. В этом случае U₄> U₁. Для Δϕ_c < <0 (фиг. 4) U₁>U₄. Таким образом предлагаемый способ позволяет однозначно определять направление угловой скорости. В прототипе из-за влияния нестабильности установки частоты выход на рабочую точку начальной разности фаз 90^о был невозможен, так как любые дрейфовые изменения этого угла воспринимались как ложная информация об угловой скорости. В предложенном техническом решении неточная установка 90^о сдвига и ее дрейф не влияют на результат измерения, что обеспечивает повышение чувствительности к малым угловым скоростям.

Таким образом повышение чувствительности является следствием решения задачи по повышению точности измерения. Действительно, измеряемое электрическое напряжение на оптическом приемнике равно
U = 2IS1+cos + (36) Отсюда чувствительность будет иметь вид
= 2ISʹcos (37) Таким образом, чувствительность к малым угловым скоростям в предлагаемом техническом решении выше, чем в прототипе.

Устройство работает следующим образом.

Оптическое излучение от источника 1 поступает через первый расщепитель 2 оптического излучения по первой его оптической оси на первый ввод-вывод волоконно-оптической катушки 3, а по его второй оптической оси на первый электрооптический частотный модулятор 4, управляемый через первый цифроуправляемый двухфазный генератор 6. После первого частотного модулятора излучение поступает через второй частотный модулятор 7 на второй ввод-вывод волоконно-оптической катушки 3. При этом вторым частотным модулятором управляют через второй цифроуправляемый двухполюсный переключатель 8 и второй цифроуправляемый двухфазный генератор 9. После прохождения во встречных направлениях в волоконно-оптической катушке излучения интерферируют на приемнике 10 оптического излучения. Электрическое напряжение с приемника 10 оптического излучения поступает через аналого-цифровой преобразователь 11 на вход блока 12 вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами. Блок 12 вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами через первый 13 и второй 14 вводы-выводы осуществляет управление работой соответственно первого и второго цифроуправляемых генераторов 6 и 9, а через первый 16 и второй 17 выводы - первым и вторым цифроуправляемыми двухполюсными переключателями 5 и 8. Информация о значении угловой скорости может выводиться на дисплей 15. Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) работает следующим образом. Вначале при неподвижности ВОГ выводят на рабочий режим таким образом, что приемник 10 оптического излучения с помощью первой частоты сдвига волн, устанавливаемой частотным модулятором 4, настраивают на максимум интенсивности интерференционной полосы и измеряют первое значение электрического напряжения на дисплее 15, вторую частоту модулятором 4 устанавливают из условия получения минимума интенсивности интерференционной полосы на приемнике 10 оптического излучения и измеряют на дисплее 15 второе значение электрического напряжения, третью частоту модулятором устанавливают на значение, при котором измеряемое третье значение электрического напряжения на дисплее 15 равно средне-арифметическому первого и второго значений электрических напряжений. В режиме измерения в соответствии с программой, введенной в блоке 12, вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки, первое значение электрического напряжения U₁(23) приемника 10 оптического излучения с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 преобразуется в код, который заносится в оперативную память блока 12. Дополнительно сдвигаются частоты волн электрооптическим модулятором 7 в сторону увеличения. Второе значение электрического напряжения U₂ (24) преобразуется в код, который заносится в оперативную память блока 12. Изменяется направление дополнительного сдвига частот электрооптическим частотным модулятором 7 на противоположное и измеряется третье значение электрического напряжения U₃ (25), которое тоже заносится в оперативную память блока 12. Изменяется направление сдвига третьей частоты электрооптическим частотным модулятором 4 на противоположное и измеряется четвертое значение электрического напряжения U₄ (26) c вводом в оперативную память блока 12. По записанным в оперативной памяти блока 12 значениям четырех электрических напряжений в блоке 12 в соответствии с формулой (25) и с учетом записанных в ПЗУ блока 12 значениям 8 π, λ, h, ΔΩ, r вычисляется значение угловой скорости. Значение угловой скорости с учетом направления вращения выводится на дисплей 15.

Формула изобретения

1. Способ измерения угловой скорости, включающий разделение оптического монохроматического когерентного излучения на две волны, распространение их в катушке волоконного световода во встречных направлениях, сдвиг частоты одной из волн до ее вхождения в катушку волоконного световода, а частоты другой волны после прохождения ею катушки волоконного световода, совмещение встречно распространяющихся волн, образующих интерференционную картину, измерение электрического напряжения на оптическом приемнике с последующим вычислением скорости углового вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси, отличающийся тем, что дополнительно после распространения волн в катушке волоконного световода совмещают встречно распространяющиеся волны, при этом получают максимум интенсивности интерференционной полосы, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное значение электрического напряжения, затем получают минимум интенсивности интерференционной картины, изменяя частоту сдвига волн, измеряют полученное электрическое напряжение, устанавливают среднеарифметическое значение полученных электрических напряжений, изменяя частоту сдвига волн, измеряют первое значение электрического напряжения, после чего сдвигают частоты волн в сторону увеличения электрического напряжения на величину, кратную порогу чувствительности, измеряют второе значение электрического напряжения, изменяют напряжение сдвига частот на противоположное, измеряют третье значение электрического напряжения, изменяют направление сдвига частот волн, полученных при среднеарифметическом значении напряжений на противоположное, измеряют четвертое значение электрического напряжения, а угловую скорость определяют из следующего выражения:
= 1+ ,
где n - показатель преломления оптического волокна;
λ - длина волны оптического излучения;
r - радиус катушки;
ΔΩ - сдвиг частоты, вызывающий изменение электрического напряжения, кратного порогу чувствительности;
U₁ - первое значение электрического напряжения режима измерения;
U₂ - второе значение электрического напряжения;
U₃ - третье значение электрического напряжения;
U₄ - четвертое значение электрического напряжения.

2. Устройство для измерения угловой скорости, содержащее оптически сопряженные источник оптического монохроматического когерентного излучения и расширитель оптического излучения, волоконно-оптическую катушку, оптически сопряженную первым и вторым вводами-выводами с первым и вторым выходами-входами расщепителя оптического излучения, первый частотный модулятор, установленный после расщепителя оптического излучения на его второй оптической оси, первый генератор, приемник оптического излучения, установленный после расщепителя оптического излучения на его первой оптической оси, блок вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами, вход которого соединен с выходом приемника оптического излучения, а первый оперативный ввод-вывод соединен с оперативными вводами-выводами первого генератора, отличающееся тем, что оно снабжено первым цифроуправляемым двухполюсным переключателем, частотным модулятором, вторым цифроуправляемым двухполюсным переключателем и вторым цифроуправляемым двухфазным генератором, при этом первый цифроуправляемый двухполюсный переключатель соединен первым и вторым входами соответственно с первым и вторым выходами первого генератора, а первым и вторым выходами - соответственно с первым и вторым электрическими входами первого частотного модулятора, второй электрооптический частотный модулятор установлен после первого частотного модулятора, и оптически сопряжен с ним своим первым вводом-выводом, а вторым вводом-выводом оптически сопряжен с вторым вводом-выводом волоконно-оптической катушки, второй цифроуправляемый двухполюсный переключатель соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым электрическими входами второго электрооптического частотного модулятора, второй цифроуправляемый двухфазный генератор соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и вторым входами второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя, а оперативным вводом-выводом - с вторым оперативным вводом-выводом блока вычисления угловой скорости вращения волоконно-оптической катушки вокруг ее продольной оси и управления генераторами, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с третьим входом первого цифроуправляемого двухполюсного переключателя и третьим входом второго цифроуправляемого двухполюсного переключателя, причем первый частотный модулятор выполнен электрооптическим, а первый генератор выполнен цифроуправляемым двухфазным.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4