Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа



Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа

 


Владельцы патента RU 2516369:

Логозинский Валерий Николаевич (RU)

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 технике калибровки поворотно-чувствительных устройств без движущихся масс и может быть использовано при разработке и изготовлении волоконно-оптических гироскопов (ВОГ).

Известен способ калибровки гироинерциальных измерителей бесплатформенной инерционной навигационной системы (БИНС) ориентации космического аппарата (см., патент РФ №2092402 с приоритетом от 27.05.1992, МПК: В64G 1/24), основанный на обработке измерений ошибок бесплатформенной системы ориентации, производимых с помощью системы астродатчиков перед и после каждого из трех плоских вращений космического аппарата, совершаемых вокруг его связанных осей на углы, не кратные 360°, например, 90° или 180°. В результате оценивают погрешности масштабных коэффициентов гироинерциальных измерителей, ошибки положения осей чувствительности и вызванную этим мультипликативную погрешность БИНС, алгоритм калибровки которой осуществляют с помощью бортового вычислительного устройства.

Предусматриваемая при использовании известного способа оценка и, соответственно, возможность компенсации мультипликативной погрешности БИНС позволяет повысить точность ориентации космического аппарата, однако реализация данного способа сопряжена со значительными техническими и вычислительными трудностями.

Наиболее близким аналогом - прототипом является способ калибровки чувствительных элементов бесплатформенной инерционной навигационной системы (БИНС) (см., например, патент РФ №2334947 с приоритетом от 26.03.2007 г., МПК: G01C 25/00), включающий определение масштабных коэффициентов датчиков угловых скоростей (ДУС) путем обработки их сигналов и сравнения полученной информации с информацией от датчиков углов.

Данный способ калибровки ДУС основан на использовании двухосного карданного подвеса БИНС и обеспечении специального расположения измерительных осей датчиков относительно осей этого подвеса, что технически выполнить достаточно сложно.

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего возможность сравнительно простого и эффективного определения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа.

Сущность изобретения состоит в том, что в предложенном способе получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), основанном на определении отношения величин интеграла выходного сигнала ВОГ и его углового перемещения, причем угловое перемещение ВОГ осуществляют 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.

Кроме того, угол качания выбирают равным от 1 до 10 градусов, угловую скорость колебательного движения задают в диапазоне 1-15 градус/сек, а величину углового перемещения выбирают равной 1-10 величинам угла качания.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности простого и эффективного определения масштабного коэффициента ВОГ.

На фиг.1 приведена схема образца устройства, изготовленного для апробации предлагаемого способа получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа.

Здесь обозначено: 1 - основание; 2 - кривошип; 3 - сцепка; 4 - рычаг; 5 - платформа; 6 - волоконно-оптический гироскоп.

Способ получения масштабного коэффициента ВОГ осуществляют следующим образом.

С помощью кривошипа 2 (фиг.1), связанного с платформой 5, производят знакопеременные угловые перемещения установленного на этой платформе волоконно-оптического гироскопа 6, выполненного в виде катушки волоконного контура на базе одномодового поляризационно-устойчивого кварцевого волокна (см., например, патент РФ №2139499 с приоритетом от 05.03.1998 г., МПК: G01C 19/72) длиной 100 м с излучающим модулем в виде суперлюминесцентного диода типа СЛД-2-2 (см., например, http://www.mject-laser.ru/products/diodes) и с фотоприемным модулем - на основе бескорпусного фотодиода типа SSO-PDQ-0.25-5SMD (см., например, http://www.datasheetdir.com/SSO-PDQ-0.25-5+Photodiode). Диаметр катушки волоконного контура составлял -70 мм.

Величину масштабного коэффициента (МК) определяют из соотношения:

M K = 0 T | U ( t ) | d t / 4 A ,

где U(t) - выходной сигнал ВОГ; А - угол поворота - параметр качающегося стола; 2А - угол качания от одного фиксированного положения до другого (см. фиг.1); Т - период угловых колебаний - измеряется по моментам перехода через ноль выходного сигнала (напряжения) U(t) ВОГ (моментам смены знака выходного сигнала ВОГ при достижении фиксированных положений).

В предлагаемом способе учтена специфическая черта ВОГ, связанная с его высоким быстродействием, позволяющая использовать выходной сигнал ВОГ для определения периода угловых колебаний без применения дополнительной аппаратуры.

Для реализации способа требуется регистрация (интегрирование) выходного сигнала ВОГ. В образце устройства, изготовленного для апробации предлагаемого способа, регистрация выходного сигнала осуществлялась путем аналого-цифрового преобразования с последующим использованием компьютера (не показан) для интегрирования цифровых данных и определения моментов перехода выходного сигнала через ноль.

Угловое колебательное движение между фиксированными положениями может быть реализовано простыми средствами при малых габаритах устройства. При этом величину угла качания при реализации предлагаемого способа выбирают только из соображений конструктивной целесообразности, причем, чтобы избежать влияния нелинейности выходной характеристики датчика на точность измерений, максимальная угловая скорость не должна быть большой.

Заявляемый способ с положительным результатом опробован для углов качания в диапазоне от 1 до 10 градусов при максимальных угловых скоростях 1-15 град/сек.

1. Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ), основанный на определении отношения величин интеграла выходного сигнала ВОГ и его углового перемещения, отличающийся тем, что угловое перемещение ВОГ осуществляют в виде его колебательного движения с заданной угловой скоростью в пределах выбранного угла качания между двумя фиксированными положениями, причем 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.

2. Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) по п.1, отличающийся тем, что угол качания выбирают равным от 1 до 10 градусов, а угловую скорость колебательного движения задают в диапазоне 1-15 градус/сек.

3. Способ получения масштабного коэффициента волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) по п.1 или 2, отличающийся тем, что величину углового перемещения выбирают равной 1-10 величинам угла качания.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для заводских, отладочных или предварительных приемочных испытаний навигационных систем внутритрубных инспектирующих снарядов без использования действующих трубопроводов.

Изобретение относится к гироскопическим системам, которые основаны на использовании вибрационных гироскопов. В гироскопической системе, содержащей по меньшей мере четыре вибрационных гироскопа, первое измерение обеспечивается вибрационным гироскопом, подлежащим калибровке, и второе измерение обеспечивается комбинацией измерений из других вибрационных гироскопов системы.

Изобретение относится к вибрационным гироскопам. Гироскопическая система содержит по меньшей мере четыре вибрационных гироскопа, выполненных с возможностью изменения положения вибрации.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к механической стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для установки, крепления и пространственной ориентации объектов контроля, чувствительных к угловым перемещениям.

Изобретение относится к области комплексного контроля инерциальных навигационных систем управления подвижными объектами и, в частности, к средствам аппаратурно-безызбыточного контроля систем ориентации и навигации беспилотных и дистанционно пилотируемых летательных аппаратов, минимального веса, габаритов, энергопотребления, сложности и стоимости.

Способ определения погрешности формирования псевдодальности навигационного сигнала, по которому устанавливают сигнал с несущей частотой fн, равной несущей частоте имитируемого навигационного космического аппарата, с помощью имитатора навигационных сигналов, измеряют значения задержек сигнала с помощью навигационной аппаратуры потребителя, определяют погрешности измерений путем определения разности задержек сигналов имитатора навигационных сигналов и задержек, измеренных навигационной аппаратурой потребителя, разделяют суммарную погрешность измерений на погрешность навигационной аппаратуры потребителя и погрешность имитатора навигационных сигналов.

Изобретение предназначено для использования при изготовлении чувствительных элементов электростатических гироскопов. На сферическую поверхность ротора гироскопа после финишной балансировки и сферодоводки наносят износостойкое тонкопленочное покрытие нитрида титана методом магнетронного напыления и затем формируют на этом покрытии растровый рисунок посредством лазерного маркирования.

Изобретение относится к области приборостроения, в частости к устройствам для поверки геодезических приборов, лазерных измерительных систем (трекеров) и сканеров.

Стенд предназначен для использования в измерительной технике. Стенд содержит корпус, вал, основную платформу, на которой установлен измеритель угловых скоростей, электродвигатель, первый усилитель мощности, кольцевой коллектор, дополнительную платформу, закрепленную на валу, на которой установлены шесть акселерометров и измерительный датчик угловой скорости; упругий торцевой токоподвод, содержащий верхнюю и нижнюю колодки, и золотые проводники подвода питания, два геркона, закрепленные на нижней колодке, взаимодействующий с герконами магнит, цилиндрическую втулку, подвешенную в корпусе на шарикоподшипниковых опорах соосно с валом, стержень.

Изобретение относится к приборостроению и может использоваться для изготовления упругих подвесов чувствительных элементов динамически настраиваемых гироскопов.

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.

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.

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 гироскопической и контрольно-измерительной технике и может быть использовано при разработке волоконно-оптических измерителей угловой скорости (ВОИУС).

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.

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 (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 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.
Наверх