Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа



Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа
Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа
Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа
Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа
Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа
Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа

 


Владельцы патента RU 2486470:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (RU)

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа достигается за счет более эффективной фильтрации высших мод на входе и выходе оптической схемы кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа с помощью отрезка световода с определенными параметрами, введенного между делителем оптического излучения и поляризатором. 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (далее по тексту - ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов.

ВОГ содержит в своем составе оптоволоконный кольцевой интерферометр (далее по тексту - ВКИ) и электронный блок обработки информации. ВКИ содержит источник широкополосного оптического излучения, первый волоконный делитель мощности оптического излучения, поляризатор, второй делитель мощности оптического излучения, фазовый модулятор, многовитковую волоконную чувствительную катушку и фотоприемник. Это оптическая схема ВКИ так называемой “минимальной” конфигурации [1].

На фотоприемнике ВКИ наблюдается интерференционная картина, образованная двумя оптическими лучами, прошедшими чувствительную катушку гироскопа в двух взаимно-противоположных направлениях. При вращении ВКИ между этими двумя лучами, вследствие эффекта Саньяка, возникает разность фаз, которая выражается следующим образом:

φ S = 4 π R L λ C Ω ,

где R - радиус чувствительной катушки гироскопа;

L - длина световода катушки;

λ - центральная длина волны излучения широкополосного источника;

с - скорость света в вакууме;

Ω - угловая скорость вращения гироскопа.

Таким образом, на фотоприемнике интенсивность оптического излучения можно представить в виде:

IФ=1/2Р0(1+cosϕS),

где Р0 - мощность интерферирующих на фотоприемнике лучей.

Для повышения чувствительности ВОГ вблизи нулевых угловых скоростей (функция косинуса в районе нулевых угловых скоростей имеет нулевую производную) используется вспомогательная фазовая модуляция с целью повышения крутизны выходной характеристики гироскопа. Для достижения эффекта фазовой модуляции лучей в ВКИ с помощью фазового модулятора используется временное запаздывание интерферирующих на фотоприемнике фронтов лучей при прохождении фазового модулятора. Это временное запаздывание составляет величину:

τ = L n 0 c ,

где n0 - показатель преломления материала световода чувствительной катушки.

При подаче на фазовый модулятор импульсов напряжения следующих, например, с частотой 1/2τ [2] на выходе предварительного усилителя тока фотоприемника напряжение пропорционально величине:

U~Р0[1+cosϕm·cosϕS±sinϕm·sinϕS].

Для обеспечения большого динамического диапазона измерения угловых скоростей и получения высокой линейности выходной характеристики ВОГ в схеме обработки информации используется так называемый компенсационный метод считывания разности фаз, суть которого заключается в том, что на фазовый модулятор одновременно с напряжением вспомогательной фазовой модуляции подается компенсирующее фазу Саньяка пилообразное ступенчатое напряжение [2]. В результате сигнал на выходе усилителя тока фотоприемника приобретает следующий вид:

U~P0{1+cosϕm·cos[ϕSK]±sinϕm·sin[ϕSK]},

где φK - сдвиг фаз, вносимый пилообразным ступенчатым напряжением для компенсации разности фаз Саньяка.

Учитывая, что в режиме компенсации ϕSK≈0 напряжение U можно представить:

U~P0{1+cosϕm±sinϕm·sin[ϕSK]}.

Точность ВОГ определяется также и стабильностью масштабного коэффициента [2]. Для выходного сигнала гироскопа, работающего по компенсационной схеме в режиме замкнутой петли обратной связи, справедливо следующее соотношение:

f n ( t ) = 4 π R L λ c 1 η U П τ с т Ω ( t )

где fn(t) - частота компенсирующей фазовой пилы;

Ω ( t ) - угловая скорость вращения гироскопа;

η - эффективность фазового модулятора;

UП - пиковое значение напряжения компенсирующей разность фаз Саньяка ступенчатой пилы;

τст - длительность каждой ступеньки компенсирующей пилы. Из этого выражения следует, что масштабным коэффициентом ВОГ в данном случае является величина [2]:

М К = 4 π R L λ c 1 η U П τ с т

Если выбрать τст=τ и обеспечить ηUП=2π, то выражение для масштабного коэффициента гироскопа приобретает следующий вид:

М К = 2 R λ n 0

По порядку величины на стабильность масштабного коэффициента наибольшее влияние оказывает величина ηUП из-за большой нестабильности эффективности η фазового модулятора. Поэтому с целью стабилизации данной величины, а, в конечном счете, стабилизации масштабного коэффициента, в схеме обработки информации с замкнутой петлей обратной связи организуется второй контур обратной связи, который позволяет стабилизировать величину UПη на уровне 2π при любых изменениях эффективности фазового модулятора η. Это достигается с помощью специальной вспомогательной фазовой модуляции [2].

Одним из основных источников ошибки ВОГ являются паразитные поляризационные эффекты в оптических элементах ВКИ. Выражение для максимально возможного паразитного набега разности фаз лучей, прошедших многовитковую чувствительную катушку ВКИ в двух взаимно противоположных направлениях, можно представить в виде:

Δψп=1,6ηдε[hLp(λ/Δλ)]½,

где ηд - остаточная степень поляризации излучения на выходе источника широкополосного оптического излучения;

h - коэффициент межмодовой поляризационной связи в отрезках световода чувствительной катушки, примыкающих ко второму делителю оптической мощности;

Lp - длина поляризационных биений в световоде чувствительной катушки;

λ - центральная длина волны излучения источника;

Δλ - ширина линии излучения источника;

ε - коэффициент поляризационной экстинкции поляризатора по напряженности электрического поля излучения.

В реальных приборах оптические компоненты ВКИ, такие как поляризатор, второй делитель оптической мощности и фазовый модулятор, объединяются в виде интегрально-оптической схемы (далее по тексту - ИОС) ВОГ. ИОС выполняется на подложке ниобата лития, в которой формируются канальные волноводы Y-делителя оптической мощности по протонно-обменной технологии [3]. Такая технология позволяет получать поляризующие свойства в канальных волноводах ИОС. На выходных плечах Y-делителя оптической мощности формируются фазовые модуляторы путем нанесения по обе стороны от канальных волноводов металлических электродов. При подаче на электроды электрического напряжения в канальных волноводах Y-делителя возникает эффект фазовой модуляции лучей ВКИ за счет электрооптического эффекта, которым обладает ниобат лития. Таким образом, ИОС объединяет в себе функции поляризатора (поляризующие канальные волноводы Y-делителя), второго делителя (Y-делитель) оптической мощности и фазового модулятора. В этом случае оптическая схема ВКИ содержит источник широкополосного оптического излучения, делитель оптической мощности, ИОС, многовитковую чувствительную катушку и фотоприемник. Использование источника излучения с большой выходной мощностью приводит к тому, что из-за поляризующих свойств канальных волноводов в подложке ИОС рассеивается половина выходной мощности источника, при этом может происходить неравномерный разогрев подложки ИОС при включении гироскопа. Далее этот неравномерный разогрев подложки также может изменяться и во времени, что может приводить к возникновению изменяющейся во времени паразитной разности фаз лучей кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа из-за эффекта Шьюпа [4]. Для устранения этого паразитного эффекта на входе ИОС используется дополнительный поляризатор [5]. Волоконный поляризатор на входе ИОС в совокупности с поляризующим световодом в чувствительной катушке ВКИ может также использоваться и для снижения поляризационной ошибки ВОГ [6].

Другим источником дрейфа выходного сигнала гироскопа является наличие примеси высших мод излучения, распространяющегося по световоду чувствительной катушки или в канальных волноводах ИОС. Высшие моды распространяются с разными фазовыми скоростями и поэтому могут быть источниками возникновения паразитных набегов разности фаз лучей, распространяющихся в чувствительной катушке и ИОС. В этом случае необходима тщательная фильтрация на входе и выходе оптической схемы не только паразитных состояний поляризации излучения, но и фильтрация всех высших мод излучения. С этой целью на входе и выходе схемы, помимо поляризационного модового фильтра (поляризатора), необходимо также использование фильтра высших мод.

Обычно в качестве фильтра высших мод используется отрезок одномодового световода, из которого изготавливается волоконный делитель оптического излучения. Для изготовления волоконного делителя мощности оптического излучения используется световод с так называемым скомпенсированным профилем показателя преломления в поперечном сечении световода. Примером такого световода, который используется для изготовления волоконных делителей, является известный световод SMF-28. Но такой световод обладает недостаточно хорошими фильтрующими свойствами. Для достижения нужного уровня фильтрации высших мод в этом случае необходимо использование световода большой длины (порядка нескольких десятков метров), либо отрезок относительно небольшой длины, но скрученный в кольца малого радиуса. Однако при скрутке световода в нем возрастают потери оптического излучения, что приводит, в конечном счете, к потере точностных характеристик ВОГ.

Целью настоящего изобретения является повышение точности волоконно-оптического гироскопа.

Указанная цель достигается тем, что дополнительно используют между делителем оптического излучения и поляризатором отрезок одномодового световода с размером диаметра пятна основной моды (6,0÷10,0) микрометров и содержащий световедущую жилу, депрессивную отражающую оболочку и внешнюю защитную кварцевую оболочку, при этом разность показателей преломления между световедущей жилой и депрессивной отражающей оболочкой Δn+=(4÷12)×10-3, а разность показателей преломления между внешней защитной кварцевой оболочкой и депрессивной оболочкой Δn-=(3÷16)×10-3, при этом отношение диаметра депрессивной оболочки 2τ к диаметру световедущей жилы 2ρ лежит в пределах τ/ρ=(1,3÷4,5).

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг.1 приведена оптическая схема кольцевого интерферометра «минимальной конфигурации» [1] с отрезком поляризующего световода на входе ИОС [5, 6]. На Фиг.2 приведена оптическая схема кольцевого интерферометра с использованием отрезка световода для фильтрации высших мод. На Фиг.3 представлена конструкция поперечного сечения световода для фильтрации высших мод. На Фиг.4 представлен профиль распределения показателя преломления в поперечном сечении световода для фильтрации высших мод. На Фиг.5 представлен график затухания высших мод в световоде с депрессивной отражающей оболочкой и в световоде типа SMF-28.

Луч света от источника 1 (Фиг.1) проходит волоконный делитель оптической мощности луча 2, далее луч проходит место соединения 3 выходного световода делителя с отрезком поляризующего световода 4, после которого луч света поступает на вход ИОС 5, в которой он делится на два луча одинаковой интенсивности. Эти два луча затем поступают в чувствительную катушку 6 и проходят ее в двух взаимно-противоположных направлениях, после чего они проходят ИОС в обратном направлении и объединяются в ней - делителем. Объединенный луч проходит затем отрезок поляризующего световода, волоконный делитель луча и попадает на площадку фотоприемника 7, где и наблюдается интерференционная картина двух лучей, прошедших чувствительную катушку в двух взаимно-противоположных направлениях.

При распространении излучения по световоду чувствительной катушки и в других компонентах ВКИ могут возбуждаться высшие моды излучения, которые распространяются с разными фазовыми скоростями и поэтому, попадая на фотоприемник, могут приводить к паразитному смещению нулевого сигнала ВОГ. Для устранения этого эффекта необходима фильтрация высших мод на входе и выходе оптической схемы ВКИ.

На Фиг.2 приведена оптическая схема ВКИ с использованием отрезка световода 8, который представляет собой фильтр высших мод. Он соединен с выходным световодом волоконного делителя оптического излучения путем сварки 9, а также путем сварки 10 соединен со входом отрезка поляризующего световода.

На Фиг.3 показана конструкция поперечного сечения одномодового световода, который может быть использован в качестве эффективного фильтра высших мод. Световод содержит световедушую жилу 11, депрессивную отражающую оболочку 12, внешнюю защитную кварцевую оболочку 13 и полимерное защитно-упрочняющее покрытие 14.

На Фиг.4 показан профиль распределения показателя преломления в поперечном сечении световода 15, назовем профиль распределения показателя преломления такого световода W - профилем, а сам световод - W-световодом. Световедущая жила с диаметром 2ρ состоит из кварцевого стекла, легированного, например, германием, а внешняя защитная оболочка обычно состоит из нелегированного кварцевого стекла и поэтому световедущая жила имеет положительную разность показателей преломления Δn+ по сравнению с внешней защитной оболочкой. Депрессивная оболочка диаметром 2τ состоит из кварцевого стекла, легированного, например, фтором и поэтому она имеет отрицательную разность показателей преломления Δn- по сравнению с внешней защитной оболочкой. При изготовлении ВКИ используются световоды с размером диаметра пятна основной моды (MFD) в диапазоне (6,0÷10,0) микрометров.

Используемый для фильтрации высших мод световод 15 также должен обладать сильной устойчивостью к изгибам (при намотке в кольца с диаметром 10 мм потери основной моды не должны составлять более 0.1 дБ/м).

На Фиг.5 показаны сравнительные расчетные графики потерь высшей моды в прямом световоде SMF-28 (кривая 16), а также в W-световоде, имеющем MFD=10 мкм, причем кривая 17 соответствует неизогнутому W-световоду, а кривая 18 - изогнутому.

Одной из важнейших задач также является возможность варьировать MFD в достаточно широких пределах. Выше заявлена область MFD=(6,0÷10,0) мкм. Ясно, что для этого требуются W-профили с различными параметрами. Более того, для каждого отдельного MFD также возможен целый класс W-профилей. В Таблице перечислены пределы изменения параметров W-профиля 15 (Фиг.4) показателя преломления для двух световодов с крайними значениями MFD=6 и MFD=10 мкм.

Таблица
Параметр MFD=6 мкм MFD=10 мкм
Δn+ (12-9)*10-3 (4.5-4.2)*10-3
Δn- (3-16)*10-3 (3-16)*10-3
2ρ (мкм) (5-6.8) (11.0-13.0)
χ=τ/ρ (1.6-4.5) (2.2-1.4)
Отсечка первой высшей моды (мкм) (1.1-1.12) (1.34-1.35)

Здесь предполагается, что все перечисленные в Таблице профили обладают одинаковыми потерями основной моды при диаметре изгиба 10 мм. Данные два случая MFD=6 и MFD=10 мкм являются, очевидно, крайними для заявленного диапазона MFD. Поэтому общие для них пределы параметров W-профиля (Δn+=4.2*10-3-12*10-3, Δn-=3*10-3-16*10-3, 2ρ=5-13 мкм, χ=1.4-4.5) определяют диапазон изменения MFD от 6,0 до 10,0 мкм.

Приведенные пределы для параметров W-профиля показателя преломления основываются на нескольких математических моделях для затухания первой высшей моды в режиме отсечки и для изгибных потерь основной моды. Для эффективного подавления высших мод их отсечки помещаются как можно далее от рабочей длины волны (1.55 мкм), а также берется минимальное соотношение χ=τ/ρ, позволяющее держать изгибные потери основной моды в необходимых пределах (не более 0.1 дБ/м при намотке в кольца с диаметром 10 мм). В случае с MFD=10 мкм отсечка близка к рабочей длине волны 1.55 мкм (см. Таблицу), но эффективность модовой фильтрации достигается тем, что спектральная кривая потерь высшей моды в режиме отсечки растет с длиной волны достаточно резко. В случае с MFD=6 мкм к фактору резкости роста спектральной кривой потерь добавляется также то, что сама отсечка достаточно далека от рабочей длины волны (см. Таблицу). В силу этого, в световоде с MFD=6 мкм, модовая фильтрация гораздо более эффективна, чем в световоде с MFD=10 мкм, и тем более - чем в световоде SMF-28.

В случае промежуточных MFD из области =(6,0-10,0) мкм отсечка первой высшей моды находится между 1.1 и 1.35 мкм. При этом спектральные потери в режиме отсечки также резко растут с увеличением длины волны, как и в световодах с MFD=6 и 10 мкм. Таким образом, в этих промежуточных случаях эффективность модовой фильтрации находится между таковой для световода с MFD=10 мкм и для световода с MFD=6 мкм, т.е. также заметно превосходит эффективность модовой фильтрации в световоде SMF-28.

Литература

[1] С.Kintner, “Polarization control in optical-fiber gyroscopes”. Opt. Lett., vol.6, pp.154-156, 1981.

[2] G.A.Pavlath, “Closed-loop fiber optic gyros”. SPIE v.2837, 1996, pp 46-60.

[3] D.Veselka, G.A.Bogert, “Low-loss TM-pass polarizer fabricated by proton exchange for Z-cut Ti:LiNbO3 waveguides”. E1. Letters, №1, pp.29-31, 1987.

[4] F.Mohr, “Thermooptically Induced Bias Drift in Fiber Optical Sagnac Interferometers”. Journal of Lightwave Technology, vol.14, №1, pp.27-41, 1996.

[5] A.M.Курбатов, Р.А.Курбатов «Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа»; заявка №2009138354, приоритет от 16.10.2009 г.

[6] A.M.Курбатов, Р.А.Курбатов «Оптическая схема кольцевого интерферометра для снижения поляризационной ошибки в волоконно-оптическом гироскопе», заявка №2010152182, приоритет от 20.12.2010 г.

Оптическая схема кольцевого интерферометра волоконно-оптического гироскопа, содержащая источник оптического излучения, фотоприемник, волоконный делитель оптического излучения, поляризатор, интегрально-оптическую схему и волоконную чувствительную катушку, отличающаяся тем, что дополнительно используют между делителем оптического излучения и поляризатором отрезок одномодового световода с размером диаметра пятна основной моды (6,0 ч 10,0) микрометров и содержащего световедущую жилу, депрессивную отражающую оболочку и внешнюю защитную кварцевую оболочку, при этом разность показателей преломления между световедущей жилой и депрессивной отражающей оболочкой Δn+=(4ч12)·10-3, а разность показателей преломления между внешней защитной кварцевой оболочкой и депрессивной оболочкой Δn-=(3ч16)·10-3, при этом отношение диаметра депрессивной оболочки 2τ к диаметру световедущей жилы 2ρ лежит в пределах τ/ρ=(1,3ч4,5).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других датчиков физических величин на основе одномодовых волоконных световодов.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при разработке конструкции волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других интерферометрических датчиков физических величин на основе одномодовых волоконных световодов.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов.

Изобретение относится к области гироскопической техники и может быть использовано при разработке волоконно-оптических измерителей угловой скорости. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах интерферометрического типа. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов.

Изобретение относится к области лазерных информационно-измерительных систем и может быть использовано при конструировании твердотельных лазерных гироскопов. .

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к прецизионным волоконно-оптическим датчикам в системах ориентации подвижных объектов. .

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Устройство содержит источник, оптическое излучение с выхода которого разделяется на несколько каналов распространения разной длины. Выход источника соединен с первым входом первого делителя из ряда N делителей. Каждый первый выход предыдущего делителя ряда соединен с первым входом каждого последующего делителя. Второй вход каждого делителя соединен с помощью световода со своим вторым выходом. Длина каждого световода больше длины когерентности Lк излучения источника и больше или меньше длины световода каждого последующего делителя из этого ряда на длину когерентности Lк излучения источника. Длина световода, соединяющего вторые вход и выход первого делителя ряда из N делителей, больше NLк. Технический результат - снижение шумов интенсивности источника оптического излучения. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к гироскопической и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке волоконно-оптических измерителей угловой скорости (ВОИУС). Измеритель содержит два усилителя-преобразователя (УП1 и УП2), формирователь синхронизирующих импульсов (ФСИ), волоконный контур, два фазовых модулятора, установленных на концах волоконного контура, и оптически связанные входной разветвитель, поляризатор и контурный разветвитель, выходами оптически связанный с концами волоконного контура, деполяризатор, приемный модуль (ПМ), источник излучения, выход которого оптически связан через деполяризатор с входом входного разветвителя, фотоприемный модуль (ФПМ), своим фотодиодом оптически связанный с выходом входного разветвителя, фазочувствительный выпрямитель (ФЧВ), а также коммутатор, входами связанный с выходами УП1 и УП2. ВОИУС может быть использован в многоканальном исполнении с произвольно расположенными осями чувствительности. Изобретение обеспечивает снижение энергопотребления при многоканальном исполнении, а также снижение погрешности масштабного коэффициента. 7 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) и других датчиков физических величин на основе одномодовых световодов. Уменьшение паразитного смещения нуля ВОГ и повышение стабильности масштабного коэффициента достигается за счет стабилизации амплитуды сигналов вращения и рассогласования при воздействии внешних дестабилизирующих факторов путем деления переменной частей сигналов вращения и рассогласования на их постоянную составляющую. Изобретение позволяет устранить зависимость смещения нуля и масштабного коэффициента ВОГ от изменения мощности интерферирующих лучей в кольцевом интерферометре, вызванных изменениями температуры окружающей среды, выходной мощности источника излучения, а также вибрационными нагрузками и радиационными воздействиями. 5 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов. Гироскоп содержит два контура обратной связи, первый из которых используется для обеспечения линейности выходной характеристики за счет компенсации разности фаз Саньяка с помощью подачи на фазовые модуляторы интегрально-оптической схемы ступенчатого пилообразного напряжения. Второй контур обратной связи используется для обеспечения стабильности масштабного коэффициента за счет стабилизации амплитуды вспомогательной фазовой модуляции. Код выходного сигнала гироскопа корректируют с помощью кода амплитуды напряжения вспомогательной фазовой модуляции. Стабильность эффективности фазовых модуляторов интегрально-оптической схемы обеспечивают путем стабилизации температуры. При проведении коррекции кода выходного сигнала гироскопа используют операцию масштабирования изменений кода амплитуды напряжения вспомогательной фазовой модуляции по изменениям кода выходного сигнала гироскопа. Технический результат - повышение точности гироскопа за счет уменьшения времени точностной готовности путем коррекции его выходной характеристики. 1 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других интерферометрических датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа достигается путем повышения стабильности масштабного коэффициента. Стабильность масштабного коэффициента достигается за счет организации второго контура обратной связи, который повышает быстродействие регулирования для достижения его стабильности при воздействии на волоконно-оптический гироскоп внешних дестабилизирующих факторов. Техническим результатом является повышение точности волоконно-оптических гироскопов. 5 ил.

Изобретение относится к технике калибровки поворотно-чувствительных устройств без движущихся масс. В способе получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) осуществляют угловое перемещение ВОГ в виде его колебательного движения с заданной угловой скоростью в пределах выбранного угла качания между двумя фиксированными положениями. При этом величину углового перемещения выбирают кратной величине угла качания, а величину интеграла выходного сигнала ВОГ определяют в виде интеграла модуля этого сигнала, усредненного по количеству периодов колебаний, продолжительность каждого из которых от момента начала и до конца периода определяют по моментам достижения фиксированных положений угла качания. Технический результат заключается в обеспечении возможности простого и эффективного определения масштабного коэффициента ВОГ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области волоконно-оптических гироскопов. Согласно способу производят модуляцию с амплитудой 0, ±π радиан и формирование начального фазового сдвига между лучами волоконного кольцевого интерферометра (ВКИ), равного ±π/2 радиан, с помощью ступенчатого пилообразного напряжения (СПН) треугольной формы. При изменении разности фаз Саньяка путем изменения частоты СПН и смены полярности подключения электродов фазового модулятора волоконного кольцевого интерферометра разность фаз его лучей принимает следующий дискретный ряд значений: Фс+Ψспн=±2(n+1)/2×π радиан, где n=0, 1, 2, …, Фс - разность фаз Саньяка, а Ψспн - разность фаз лучей ВКИ за счет подачи на фазовый модулятор СПН треугольной формы. Технический результат - расширение диапазона измерения угловых скоростей волоконно-оптического гироскопа с закрытыми контурами обратной связи. 7 ил.

Способ обеспечивает повышении точности волоконно-оптического гироскопа, содержащего два контура обратной связи. Повышение точности волоконно-оптического гироскопа достигается за счет компенсации третьим контуром обратной связи паразитного сигнала рассогласования, который возникает из-за низкочастотного процесса в фазовых модуляторах интегрально-оптической схемы (ИОС) и приводит к нестабильности нулевого сигнала, а также за счет повышения стабильности масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа из-за более точной установки амплитуды ступенчатого пилообразного напряжения, компенсирующего при его подаче на фазовые модуляторы ИОС разность фаз Саньяка. 1 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано в волоконно-оптических гироскопах интерферометрического типа. Технический результат заключается в компенсации оптических шумов источника излучения, а также уменьшении дрейфа сигнала ВОГ за счет уменьшения амплитуды волн с нерабочей поляризацией, что обеспечивает повышение точности и чувствительности гироскопа. Волоконно-оптический гироскоп содержит расположенное во внутреннем объеме защитного экрана несущее основание и закрепленные на нем оптически соединенные источник излучения, волоконный поляризатор, входной разветвитель, соединенный двумя своими портами с входами фотоприемников, соединенных с электронной схемой обработки информации, интегрально-оптическую схему, включающую поляризатор, разветвитель и фазовый модулятор, измерительный контур, представляющий собой чувствительную катушку, включающую каркас с оптическим волокном, сохраняющим поляризацию, закрепленный на несущем основании, а также схему обработки информации, информационный выход которой образует информационный выход гироскопа. Интегрально-оптическая схема сформирована в монокристаллической пластине ниобата лития. Разветвитель интегрально-оптической схемы выполнен в виде Х-разветвителя, его канальные волноводы сформированы по технологии диффузии титана в пластину ниобата лития. Свободное входное плечо канального волновода разветвителя интегрально-оптической схемы образует контрольный оптический вывод интегрально-оптической схемы, предназначенный для контроля точности стыковки интегрально-оптической схемы с оптическим волокном чувствительной катушки. Каркас чувствительной катушки закрыт дополнительным экраном из двух соединяемых внахлест друг с другом частей, охватывающих верхнюю и нижнюю части каркаса катушки, каждая из которых представляет собой кольцеобразный желоб, а в своем внутреннем пространстве содержат жестко соединенные с ней, равномерно размещенные по окружности и упирающиеся в верхнюю поверхность каркаса чувствительной катушки пружинные элементы, а в нижнюю поверхность каркаса чувствительной катушки - сферические упоры, а в пространстве между внутренней поверхностью отверстия каркаса катушки и внутренней поверхностью дополнительного экрана размещена упругая пружина. 2 ил.
Наверх