RU2539673C2 - Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope - Google Patents

Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope Download PDF

Info

Publication number
RU2539673C2
RU2539673C2 RU2012109232/28A RU2012109232A RU2539673C2 RU 2539673 C2 RU2539673 C2 RU 2539673C2 RU 2012109232/28 A RU2012109232/28 A RU 2012109232/28A RU 2012109232 A RU2012109232 A RU 2012109232A RU 2539673 C2 RU2539673 C2 RU 2539673C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
divider
fiber
circulator
Prior art date
Application number
RU2012109232/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012109232A (en
Inventor
Александр Михайлович Курбатов
Роман Александрович Курбатов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры" (ФГУП "ЦЭНКИ")
Priority to RU2012109232/28A priority Critical patent/RU2539673C2/en
Publication of RU2012109232A publication Critical patent/RU2012109232A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2539673C2 publication Critical patent/RU2539673C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Gyroscopes (AREA)

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: invention refers to fibre optics and can be used in engineering angular velocity vector measurers based on optic fibre gyroscopes with using single-mode optic fibres. An optical system comprises two beam-splitters 2×2 (a splitter has two inputs and two outputs) one splitter 1×2 (the splitter has one input and two outputs), three optical radiation circulators (the circulator has two inputs and one output) and three photoelectric receivers. A secondary optical radiation source is additionally provided.
EFFECT: higher reliability of the angular rate vector measurers.
3 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании измерителей вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов и других датчиков физических величин с использованием одномодовых световодов.The invention relates to the field of fiber optics and can be used in the construction of angular velocity vector meters based on fiber-optic gyroscopes and other sensors of physical quantities using single-mode optical fibers.

Для определения местоположения движущегося объекта в пространстве необходимо иметь текущую информацию о величине вектора угловой скорости. Известен измеритель вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов [1]. Оптическая схема измерителя содержит устройство ввода-вывода излучения, которое включает в себя источник оптического излучения, первый волоконный делитель оптической мощности излучения типа 2×2 с коэффициентом деления 33/67, с первого выхода которого 33% мощности поступает на вход волоконного кольцевого интерферометра (ВКИ) первого волоконно-оптического гироскопа. Со второго выхода делителя излучение поступает на первый вход волоконного делителя типа 2×2 с коэффициентом деления оптической мощности 50%/50%. С первого выхода этого делителя излучение поступает на вход ВКИ второго волоконно-оптического гироскопа. Со второго выхода этого же делителя излучение поступает на вход ВКИ третьего волоконно-оптического гироскопа. Второй вход первого делителя соединен с первым фотоприемником, а второй вход второго делителя соединен со вторым фотоприемником. Таким образом, на фотоприемниках присутствуют сигналы со всех трех ВКИ волоконно-оптических гироскопов. Известное устройство ввода-вывода содержит пассивные волоконные элементы в виде волоконных делителей и активные компоненты, такие как излучатель и фотоприемники. Надежность пассивных волоконных делителей и фотоприемников является достаточно высокой, а надежность источника излучения как активного элемента может быть значительно ниже и поэтому надежность устройства ввода-вывода практически полностью определяется надежностью источника излучения. Таким образом, недостатком известного устройства ввода вывода является то, что при выходе из строя излучателя измеритель вектора угловой скорости становится полностью неработоспособным. Известно также устройство ввода-вывода [2], которое дополнительно содержит три волоконных делителя оптической мощности типа 2×1 с коэффициентом деления 50%/50% и соединенных своим первым входом соответственно с первым выходом первого волоконного делителя, первым и вторым выходами второго волоконного делителя. Оптическая схема содержит также три фотоприемника, которые соединены соответственно со вторыми входами трех дополнительных волоконных делителей, а их выходы соединены с входами ВКИ трех волоконно-оптических гироскопов. В данной конфигурации устройства ввода-вывода все три канала волоконно-оптических гироскопов работают независимо друг от друга. Недостатком данного устройства также можно считать то, что все три канала волоконно-оптического измерителя угловой скорости имеют один и тот же источник оптического излучения и при выходе его из строя измеритель вектора угловой скорости становится полностью неработоспособным.To determine the location of a moving object in space, you must have current information about the magnitude of the angular velocity vector. A known angular velocity vector meter based on fiber optic gyroscopes [1]. The optical circuit of the meter contains a radiation input-output device that includes an optical radiation source, a first 2 × 2 fiber optical power divider with a division ratio of 33/67, from the first output of which 33% of the power goes to the input of a fiber ring interferometer (FRI ) the first fiber optic gyroscope. From the second output of the divider, the radiation enters the first input of a 2 × 2 fiber divider with a division ratio of optical power of 50% / 50%. From the first output of this divider, the radiation enters the input of the FRI of the second fiber-optic gyroscope. From the second output of the same divider, the radiation enters the input of the FRI of the third fiber-optic gyroscope. The second input of the first divider is connected to the first photodetector, and the second input of the second divider is connected to the second photodetector. Thus, signals from all three FRIs of fiber optic gyroscopes are present at the photodetectors. The known input-output device contains passive fiber elements in the form of fiber dividers and active components, such as a radiator and photodetectors. The reliability of passive fiber dividers and photodetectors is quite high, and the reliability of the radiation source as an active element can be significantly lower and therefore the reliability of the input-output device is almost completely determined by the reliability of the radiation source. Thus, a disadvantage of the known output input device is that when the emitter fails, the angular velocity vector meter becomes completely inoperative. It is also known an input-output device [2], which additionally contains three fiber dividers of optical power type 2 × 1 with a division ratio of 50% / 50% and connected to its first input, respectively, with the first output of the first fiber divider, the first and second outputs of the second fiber divider . The optical circuit also contains three photodetectors, which are connected respectively to the second inputs of three additional fiber dividers, and their outputs are connected to the inputs of the FRI of three fiber-optic gyroscopes. In this configuration of the input-output device, all three channels of fiber-optic gyroscopes operate independently of each other. The disadvantage of this device can also be considered that all three channels of the fiber-optic angular velocity meter have the same source of optical radiation and when it fails, the angular velocity vector meter becomes completely inoperative.

Целью настоящего изобретения является повышение надежности измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов.The aim of the present invention is to increase the reliability of the angular velocity vector meter based on fiber optic gyroscopes.

Указанная цель достигается тем, что схема содержит дополнительный источник оптического излучения, выходы источников оптического излучения соединены с первым и вторым входами первого делителя излучения 2×2 с коэффициентом деления мощности источников 50%/50%, первый выход первого делителя соединен с входом делителя 1×2 с коэффициентом деления по первому выходу 67% от входной мощности, а по второму выходу 33% от входной мощности, причем первый выход делителя 1×2 соединен с первым входом первого циркулятора оптического излучения, а второй вход циркулятора соединен с первым фотоприемником, при этом выход циркулятора соединен с волоконным кольцевым интерферометром первого волоконно-оптического гироскопа, далее второй выход делителя 1×2 соединен с первым входом второго делителя оптической мощности 2×2 с коэффициентом деления мощности 50%/50%, причем второй вход второго делителя соединен со вторым выходом делителя 1×2, при этом первый выход второго делителя 2×2 соединен с первым входом второго циркулятора оптического излучения, а второй вход циркулятора соединен со вторым фотоприемником, при этом выход второго циркулятора соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра второго волоконно-оптического гироскопа, а второй выход второго делителя соединен с первым входом третьего циркулятора оптического излучения, а второй вход третьего циркулятора соединен с третьим фотоприемником, при этом выход третьего циркулятора соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра третьего волоконно-оптического гироскопа.This goal is achieved by the fact that the circuit contains an additional optical radiation source, the outputs of the optical radiation sources are connected to the first and second inputs of the first 2 × 2 radiation divider with a power division factor of 50% / 50%, the first output of the first divider is connected to the input of a 1 × divider 2 with a division ratio at the first output 67% of the input power, and at the second output 33% of the input power, the first output of a 1 × 2 divider connected to the first input of the first optical radiation circulator, and the second input the radiator is connected to the first photodetector, while the output of the circulator is connected to the fiber ring interferometer of the first fiber-optic gyroscope, then the second output of the 1 × 2 divider is connected to the first input of the second 2 × 2 optical power divider with a power division ratio of 50% / 50%, the second input of the second divider is connected to the second output of the 1 × 2 divider, while the first output of the second 2 × 2 divider is connected to the first input of the second optical radiation circulator, and the second input of the circulator is connected to the second photodetector wherein the output of the second circulator is connected to the input of the fiber ring interferometer of the second fiber-optic gyroscope, and the second output of the second divider is connected to the first input of the third circulator of optical radiation, and the second input of the third circulator is connected to the third photodetector, while the output of the third circulator is connected to the input fiber ring interferometer of the third fiber optic gyroscope.

Оптическая схема, отличающаяся тем, что в ней не используют циркуляторы и присоединенные к ним фотоприемники, а вместо делителя 1×2 используют делитель 2×2 с коэффициентом деления 67%/33%, первый вход которого соединен с первым выходом первого делителя 2×2 с коэффициентом деления 50%/50%, второй его вход соединен с фотоприемником, при этом первый его выход соединен с кольцевым интерферометром первого волоконно-оптического гироскопа, а первый и второй выходы второго делителя 2×2 соединены с кольцевыми интерферометрами второго и третьего волоконно-оптических гироскопов соответственно.An optical scheme, characterized in that it does not use circulators and photodetectors attached to them, and instead of a 1 × 2 divider, a 2 × 2 divider with a division ratio of 67% / 33% is used, the first input of which is connected to the first output of the first 2 × 2 divider with a division ratio of 50% / 50%, its second input is connected to a photodetector, while its first output is connected to a ring interferometer of the first fiber-optic gyroscope, and the first and second outputs of the second 2 × 2 divider are connected to ring interferometers of the second and third fiber optical gyroscopes, respectively.

Оптическая схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов, отличающаяся тем, что схема содержит два делителя 1×2 с коэффициентом деления 50%/50%, четыре делителя 2×2 с коэффициентом деления входной мощности 50%/50% и четыре циркулятора, причем первый вход первого делителя 1×2 соединен с выходом первого источника оптического излучения, а вход второго делителя 1×2 соединен с выходом второго источника оптического излучения. Первый выход первого делителя 1×2 соединен с первым входом первого из четырех делителей 2×2, а второй его выход соединен с первым входом второго из четырех делителей 2×2, при этом первый выход второго делителя 1×2 соединен с первым входом третьего из четырех делителей, а второй его выход - с первым входом четвертого из четырех делителей 2×2, причем первый выход первого делителя соединен с первым входом первого циркулятора, второй вход циркулятора соединен с первым фотоприемником, а его выход соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра первого волоконно-оптического гироскопа, первый выход второго делителя соединен с первым входом второго циркулятора, второй вход циркулятора соединен со вторым фотоприемником, а его выход соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра второго волоконно-оптического гироскопа, первый выход третьего делителя соединен с первым входом третьего циркулятора, второй вход циркулятора соединен с третьим фотоприемником, а его выход соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра третьего волоконно-оптического гироскопа, первый выход четвертого делителя соединен с входом четвертого циркулятора, второй вход циркулятора соединен с четвертым фотоприемником, а его выход соединен с входом волоконного кольцевого интерферометра четвертого волоконно-оптического гироскопа, при этом второй выход первого делителя соединен со вторым входом четвертого делителя, второй выход второго делителя соединен со вторым входом третьего делителя, второй выход третьего делителя соединен со вторым входом второго делителя, а второй выход четвертого делителя соединен со вторым входом первого делителя.The optical circuit of the input-output device of the angular velocity vector meter based on fiber-optic gyroscopes, characterized in that the circuit contains two 1 × 2 dividers with a division ratio of 50% / 50%, four 2 × 2 dividers with a division ratio of the input power of 50% / 50% and four circulators, and the first input of the first 1 × 2 divider is connected to the output of the first optical radiation source, and the input of the second 1 × 2 divider is connected to the output of the second optical radiation source. The first output of the first 1 × 2 divider is connected to the first input of the first of four 2 × 2 dividers, and its second output is connected to the first input of the second of four 2 × 2 dividers, while the first output of the second 1 × 2 divider is connected to the first input of the third of four dividers, and its second output, with the first input of the fourth of four 2 × 2 dividers, with the first output of the first divider connected to the first input of the first circulator, the second input of the circulator connected to the first photodetector, and its output connected to the input of the fiber ring interferome unit of the first fiber-optic gyroscope, the first output of the second divider is connected to the first input of the second circulator, the second input of the circulator is connected to the second photodetector, and its output is connected to the input of the fiber ring interferometer of the second fiber-optic gyroscope, the first output of the third divider is connected to the first input of the third circulator, the second input of the circulator is connected to the third photodetector, and its output is connected to the input of the fiber ring interferometer of the third fiber-optic gyroscope, the first output of the fourth divider is connected to the input of the fourth circulator, the second input of the circulator is connected to the fourth photodetector, and its output is connected to the input of the fiber ring interferometer of the fourth fiber-optic gyroscope, while the second output of the first divider is connected to the second input of the fourth divider, the second output of the second divider connected to the second input of the third divider, the second output of the third divider is connected to the second input of the second divider, and the second output of the fourth divider is connected to the second input of the first divider.

Оптическая схема, отличающаяся тем, что в ней дополнительно используется делитель 2×2, первый вход которого соединен с выходом первого источника оптического излучения, а второй вход соединен с выходом второго источника оптического излучения, при этом первый выход делителя соединен с входом первого делителя 1×2, а второй его выход соединен со входом второго делителя 1×2.The optical scheme, characterized in that it additionally uses a 2 × 2 divider, the first input of which is connected to the output of the first optical radiation source, and the second input is connected to the output of the second optical radiation source, while the first output of the divider is connected to the input of the first 1 × divider 2, and its second output is connected to the input of the second 1 × 2 divider.

Оптическая схема, отличающаяся тем, что в ней не используют циркуляторы и соединенные с ними фотоприемники, при этом вместо первого и второго делителей 1×2 используют первый и второй делители 2×2, причем второй вход первого делителя и второй вход второго делителя соединены с фотоприемниками, а первые выходы каждого из четырех делителей 2×2 соединены с входами четырех волоконных кольцевых интерферометров четырех волоконно-оптических гироскопов соответственно.The optical scheme, characterized in that it does not use circulators and photodetectors connected to them, while instead of the first and second 1 × 2 dividers, the first and second 2 × 2 dividers are used, the second input of the first divider and the second input of the second divider connected to the photodetectors and the first outputs of each of the four 2 × 2 dividers are connected to the inputs of four fiber ring interferometers of four fiber-optic gyroscopes, respectively.

Оптическая схема, отличающаяся тем, что вместо циркуляторов используют делители оптической мощности 2×1 с коэффициентом деления 50%/50%.Optical design, characterized in that instead of circulators, optical power dividers of 2 × 1 are used with a division ratio of 50% / 50%.

Повышение надежности измерителя вектора угловой скорости достигается за счет использования второго источника оптического излучения.Improving the reliability of the angular velocity vector meter is achieved through the use of a second source of optical radiation.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг.1 показана схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости. На Фиг.2 показана оптическая схема устройства ввода-вывода трехканального измерителя вектора угловой скорости с двумя источниками излучения. На Фиг.3 показана оптическая схема устройства ввода-вывода трехканального измерителя вектора угловой скорости с использованием одного фотоприемника. На Фиг.4 показаны формы напряжения вспомогательной фазовой модуляции в трех волоконно-оптических гироскопах, обеспечивающих кратные периоды детектирования сигналов вращения. На Фиг.5 показана оптическая схема устройства ввода-вывода четырехканального измерителя вектора угловой скорости. На Фиг.6 показана оптическая схема устройства ввода-вывода четырехканального измерителя вектора угловой скорости с дополнительным делителем 2×2 на входе пассивной части схемы. На Фиг.7 показана оптическая схема устройства ввода-вывода четырехканального измерителя вектора угловой скорости с использованием двух фотоприемников. На Фиг.8 показана оптическая схема устройства ввода-вывода на основе эрбиевого суперлюминесцентного источника излучения. На Фиг.9 показана оптическая схема устройства ввода-вывода с использованием делителей 2×1 на выходе.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of the input-output device of the angular velocity vector meter. Figure 2 shows the optical diagram of the input-output device of a three-channel angular velocity vector meter with two radiation sources. Figure 3 shows the optical diagram of the input-output device of a three-channel angular velocity vector meter using a single photodetector. Figure 4 shows the voltage waveforms of the auxiliary phase modulation in three fiber-optic gyroscopes, providing multiple periods of detection of rotation signals. Figure 5 shows an optical diagram of an input-output device of a four-channel angular velocity vector meter. Figure 6 shows the optical diagram of the input-output device of a four-channel angular velocity vector meter with an additional 2 × 2 divider at the input of the passive part of the circuit. 7 shows an optical diagram of an input-output device of a four-channel angular velocity vector meter using two photodetectors. On Fig shows the optical diagram of the input-output device based on erbium superluminescent radiation source. Fig. 9 shows an optical diagram of an input / output device using 2 × 1 output dividers.

На Фиг.1 приведена оптическая схема устройства ввода-вывода известного трехканального устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости [2]. Функцией устройства ввода-вывода является разделение излучения одного источника на три канала, с выхода которых излучение поступает на входы интерферометров волоконно-оптических гироскопов и доставка обратно возвращающегося излучения из интерферометров на фотоприемники. Таким образом, излучение от источника 1 поступает на вход первого делителя оптического излучения 2 типа 1×2, который имеет один вход и два выхода (обозначены цифрами 1 - вход, и цифрами 2, 3 - два выхода и далее по тексту слева от элемента приведены обозначения номеров входа и справа от элемента номеров выходов из элемента, причем обозначения входов и выходов даны цифрами более мелкого шрифта). Делитель имеет коэффициент деления мощности 33%/67%, то есть на первом выходе наблюдается 33% от входной мощности, а на втором выходе 67% от входной мощности. Далее излучение со второго выхода первого делителя 1×2 поступает на первый вход второго делителя 3 также типа 1×2 с коэффициентом деления мощности 50%/50%. Излучение с первого выхода первого делителя 1×2 поступает на первый вход третьего делителя 4 типа 2×1, а излучение с первого и второго выхода второго делителя 1×2 поступает на первые входы делителей 5, 6 соответственно, которые являются делителями типа 2×1. Излучение с выходов третьего, четвертого и пятого делителей 2×1 поступает на входы 7, 8, 9 первого, второго и третьего кольцевых интерферометров волоконно-оптических гироскопов. Возвращающееся обратно излучение, несущее информацию об угловой скорости вращения, с первого, второго и третьего кольцевых интерферометров со вторых входов третьего, четвертого и пятого делителей 2×1 поступает на фотоприемники 10, 11, 12. Таким образом, первый и второй делители 1×2 осуществляют деление выходной мощности источника излучения на три равные части, а третий, четвертый и пятый делители 2×1 осуществляют ввод излучения в кольцевые интерферометры трехосного волоконно-оптического гироскопа и вывод обратно возвращающегося излучения из кольцевых интерферометров на сигнальные фотоприемники. Описанное выше устройство можно назвать устройством ввода-вывода излучения измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов. Недостатком описанного выше устройства является то, что при выходе из строя источника излучения выходит из строя и все устройство измерения вектора угловой скорости. Источник излучения, будучи активным элементом, является наименее надежным элементом оптической схемы устройства. Все другие элементы оптической схемы, будучи пассивными элементами (кроме фотоприемников), обладают несоизмеримо более высокой надежностью.Figure 1 shows the optical diagram of the input-output device of the known three-channel input-output device for measuring the angular velocity vector [2]. The function of the input-output device is to separate the radiation of one source into three channels, from the output of which the radiation goes to the inputs of the interferometers of fiber-optic gyroscopes and the delivery of the returning radiation from the interferometers to photodetectors. Thus, the radiation from source 1 is fed to the input of the first 1 × 2 type 2 optical radiation divider, which has one input and two outputs (indicated by numbers 1 - input, and numbers 2, 3 - two outputs, and hereinafter, to the left of the element designations of entry numbers and to the right of the element the numbers of exits from the element, and the designations of inputs and outputs are given in smaller print numbers). The divider has a power division ratio of 33% / 67%, that is, 33% of the input power is observed at the first output, and 67% of the input power at the second output. Next, the radiation from the second output of the first 1 × 2 divider is fed to the first input of the second divider 3 also of the 1 × 2 type with a power division ratio of 50% / 50%. The radiation from the first output of the first 1 × 2 divider is fed to the first input of the third 2 × 1 divider 4, and the radiation from the first and second output of the second 1 × 2 divider is fed to the first inputs of the dividers 5, 6, respectively, which are 2 × 1 dividers . The radiation from the outputs of the third, fourth and fifth 2 × 1 dividers is fed to the inputs 7, 8, 9 of the first, second and third ring interferometers of fiber-optic gyroscopes. Returning radiation, carrying information about the angular velocity of rotation, from the first, second and third ring interferometers from the second inputs of the third, fourth and fifth dividers 2 × 1 is fed to photodetectors 10, 11, 12. Thus, the first and second dividers 1 × 2 dividing the output power of the radiation source into three equal parts, and the third, fourth and fifth 2 × 1 dividers carry out the input of radiation into the ring interferometers of a triaxial fiber-optic gyroscope and the output of the returning radiation from ring interferometers on signal photodetectors. The device described above can be called a radiation input-output device for measuring an angular velocity vector meter based on fiber-optic gyroscopes. The disadvantage of the above device is that when the radiation source fails, the entire device for measuring the angular velocity vector also fails. The radiation source, being an active element, is the least reliable element of the optical circuit of the device. All other elements of the optical scheme, being passive elements (except photodetectors), have an incomparably higher reliability.

На Фиг.2 представлена оптическая схема устройства ввода-вывода устройства измерения вектора угловой скорости с двумя источниками излучения. Приведенная схема обладает более высокой надежностью из-за использования дополнительного источника излучения 13. Источники излучения могут работать как одновременно, так и по отдельности в случае выхода из строя одного из источников. Оптическая схема содержит два делителя оптической мощности 2×2 (делитель имеет два входа и два выхода), один делитель 1×2 (делитель имеет один вход и два выхода), три циркулятора оптического излучения (циркулятор имеет два входа и один выход) и три фотоприемника. Циркулятор работает следующим образом; при подаче излучения на первый вход оно практически без потерь наблюдается на его выходе, а при подаче излучения на выход циркулятора оно наблюдается на выходе второго входа циркулятора. Выходы источников оптического излучения соединены с первым и вторым входом соответственно первого делителя оптического излучения 14 типа 2×2 и имеющего коэффициент деления мощности по выходным каналам 50%/50% от входной мощности при подаче ее на один из двух входов делителя. Первый выход первого делителя соединен с входом делителя 15 типа 1×2 и имеющего коэффициент деления мощности по первому и второму выходным каналам 67%/33% соответственно. Второй выход делителя 1×2 соединен со вторым входом второго делителя 16, который является делителем типа 2×2. Первый вход этого делителя соединен со вторым выходом первого делителя 2×2. Первый выход делителя 1×2 соединен с первым входом циркулятора 17, а второй вход циркулятора соединен с фотоприемником 18 первого волоконно-оптического гироскопа. Выход циркулятора 19 соединен с кольцевым интерферометром первого волоконно-оптического гигроскопа. Первый выход второго делителя 2×2 соединен с первым входом циркулятора 20, второй вход циркулятора соединен с фотоприемником 21 второго волоконно-оптического гироскопа. Выход циркулятора 22 соединен с кольцевым интерферометром также второго волоконно-оптического гироскопа. Второй выход второго делителя 2×2 соединен с первым входом циркулятора 23, второй вход циркулятора соединен с фотоприемником 24 третьего волоконно-оптического гироскопа, а выход циркулятора 25 соединен с его кольцевым интерферометром.Figure 2 presents the optical diagram of the input / output device for measuring the angular velocity vector with two radiation sources. The above scheme has higher reliability due to the use of an additional radiation source 13. The radiation sources can work both simultaneously and separately in the event of failure of one of the sources. The optical circuit contains two optical power dividers 2 × 2 (the divider has two inputs and two outputs), one 1 × 2 divider (the divider has one input and two outputs), three optical radiation circulators (the circulator has two inputs and one output) and three photodetector. The circulator works as follows; when radiation is supplied to the first input, it is practically losslessly observed at its output, and when radiation is supplied to the output of the circulator, it is observed at the output of the second input of the circulator. The outputs of the optical radiation sources are connected to the first and second input, respectively, of the first optical divider 14 of type 2 × 2 and having a power division ratio of 50% / 50% of the input power at the output channels when it is supplied to one of the two inputs of the divider. The first output of the first divider is connected to the input of the 1 × 2 type divider 15 and having a power division coefficient of the first and second output channels of 67% / 33%, respectively. The second output of the 1 × 2 divider is connected to the second input of the second divider 16, which is a 2 × 2 divider. The first input of this divider is connected to the second output of the first 2 × 2 divider. The first output of the 1 × 2 divider is connected to the first input of the circulator 17, and the second input of the circulator is connected to the photodetector 18 of the first fiber-optic gyroscope. The output of the circulator 19 is connected to a ring interferometer of the first fiber optic hygroscope. The first output of the second 2 × 2 divider is connected to the first input of the circulator 20, the second input of the circulator is connected to the photodetector 21 of the second fiber-optic gyroscope. The output of the circulator 22 is connected to a ring interferometer also a second fiber-optic gyroscope. The second output of the second 2 × 2 divider is connected to the first input of the circulator 23, the second input of the circulator is connected to the photodetector 24 of the third fiber-optic gyroscope, and the output of the circulator 25 is connected to its ring interferometer.

Мощность оптического излучения на входе ВКИ первого волоконно-оптического гироскопа можно представить в виде:The power of optical radiation at the input of the FRI of the first fiber-optic gyroscope can be represented as:

P В К И 1 = Р 1 [ ( 1 к 1 2 × 2 ) к 2 2 × 2 + к 1 2 × 2 ( 1 к 2 2 × 2 ) ( 1 к 1 × 2 ) ] + P 2 [ к 1 2 × 2 ( 1 к 2 2 × 2 ) + ( ( 1 к 1 2 × 2 ) к 2 2 × 2 ) ( 1 к 1 × 2 ) ]

Figure 00000001
P AT TO AND one = R one [ ( one - to one 2 × 2 ) to 2 2 × 2 + to one 2 × 2 ( one - to 2 2 × 2 ) ( one - to one × 2 ) ] + P 2 [ to one 2 × 2 ( one - to 2 2 × 2 ) + ( ( one - to one 2 × 2 ) to 2 2 × 2 ) ( one - to one × 2 ) ]
Figure 00000001

где P1 - выходная мощность первого источника излучения.where P 1 is the output power of the first radiation source.

P2 - выходная мощность второго источника излучения.P 2 is the output power of the second radiation source.

K 1 2 × 2

Figure 00000002
- коэффициент деления делителя 2×2 по первому выходному каналу при подаче излучения на первый или второй его вход. Например, если делитель имеет ранее упоминающийся коэффициент деления 50%/50%, то в этом случае к 1 2 × 2 = 0 , 5
Figure 00000003
, Коэффициент деления этого же делителя по второму выходу составит величину ( 1 к 1 2 × 2 ) = 0 , 5
Figure 00000004
при коэффициенте деления делителя типа 1×2 67%/33% к1×2=0,67, а по второму выходу ( 1 к 1 × 2 ) = 0 , 33
Figure 00000005
. Эти общие выражения для коэффициентов деления справедливы и для делителей типа 2×1. K one 2 × 2
Figure 00000002
- the division ratio of the 2 × 2 divider along the first output channel when applying radiation to its first or second input. For example, if the divider has the previously mentioned division ratio of 50% / 50%, then in this case to one 2 × 2 = 0 , 5
Figure 00000003
, The division coefficient of the same divider in the second output will be ( one - to one 2 × 2 ) = 0 , 5
Figure 00000004
when the division factor of the divider is 1 × 2 67% / 33% to 1 × 2 = 0.67, and for the second output ( one - to one × 2 ) = 0 , 33
Figure 00000005
. These general expressions for the division coefficients are also valid for 2 × 1 divisors.

Мощность оптического излучения на входах интерферометров второго и третьего волоконно-оптических гироскопов может быть представлена в следующем виде:The power of optical radiation at the inputs of the interferometers of the second and third fiber-optic gyroscopes can be represented as follows:

P В К И 2 = Р 1 [ ( 1 к 1 2 × 2 ) ( 1 к 2 2 × 2 ) + к 1 2 × 2 к 2 2 × 2 ( 1 к 1 × 2 ) ] + P 2 [ к 1 2 × 2 к 2 2 × 2 + [ ( 1 к 1 2 × 2 ) ( 1 к 2 2 × 2 ) ( 1 к 1 × 2 ) ] ]

Figure 00000006
P AT TO AND 2 = R one [ ( one - to one 2 × 2 ) ( one - to 2 2 × 2 ) + to one 2 × 2 to 2 2 × 2 ( one - to one × 2 ) ] + P 2 [ to one 2 × 2 to 2 2 × 2 + [ ( one - to one 2 × 2 ) ( one - to 2 2 × 2 ) ( one - to one × 2 ) ] ]
Figure 00000006

P В К И 3 = Р 1 [ ( 1 к 1 2 × 2 ) к 2 2 × 2 + к 1 2 × 2 ( 1 к 2 2 × 2 ) ( 1 к 1 × 2 ) ] + P 2 [ к 1 2 × 2 ( 1 к 2 2 × 2 ) + [ ( 1 к 1 2 × 2 ) ( 1 к 2 2 × 21 ) ( 1 к 1 × 2 ) ] ]

Figure 00000007
P AT TO AND 3 = R one [ ( one - to one 2 × 2 ) to 2 2 × 2 + to one 2 × 2 ( one - to 2 2 × 2 ) ( one - to one × 2 ) ] + P 2 [ to one 2 × 2 ( one - to 2 2 × 2 ) + [ ( one - to one 2 × 2 ) ( one - to 2 2 × 21 ) ( one - to one × 2 ) ] ]
Figure 00000007

Таким образом, при к 1 2 × 2 = 0 , 5

Figure 00000003
, к 2 2 × 2 = 0 , 5
Figure 00000008
и к1×2=0,67 на входы кольцевых интерферометров всех трех волоконно-оптических гироскопов поступает оптическое излучение одинаковой мощности независимо от соотношения величин мощности обоих источников, то есть на каждый вход ВКИ поступает 0,333×[P1+P2].Thus, when to one 2 × 2 = 0 , 5
Figure 00000003
, to 2 2 × 2 = 0 , 5
Figure 00000008
and to 1 × 2 = 0.67, the inputs of ring interferometers of all three fiber-optic gyroscopes receive optical radiation of the same power regardless of the ratio of the power values of both sources, that is, 0.333 × [P 1 + P 2 ] is supplied to each input of the FRI.

На Фиг.3 показана оптическая схема устройства ввода-вывода трехканального измерителя вектора угловой скорости с использованием одного фотоприемника и без использования циркуляторов. В этой схеме вместо делителя 1×2 (Фиг.2) используется третий делитель 26 типа 2×2 с коэффициентом деления 67%/33% ( к 3 2 × 2 = 0 , 67 )

Figure 00000009
. Второй вход этого делителя соединен с фотоприемником 30, который является общим для всех трех волоконно-оптических гироскопов. В этом случае первый выход третьего делителя 2×2 соединен с входом 27 первого ВКИ первого волоконно-оптического гироскопа. Первый и второй выходы второго делителя 2×2 соединены с входами ВКИ 28, 29 второго и третьего волоконно-оптических гироскопов соответственно. На фотоприемнике присутствуют сигналы со всех трех гироскопов одновременно. Для исключения влияния каналов друг на друга при измерении проекций вектора угловой скорости используется напряжение вспомогательной фазовой модуляции, показанное на Фиг.4. Напряжение 31 используется в первом гироскопе, напряжение 32 используется во втором гироскопе, а напряжение 33 используется в третьем гироскопе. Напряжение вспомогательной модуляции представляет собой пилообразные ступенчатые импульсы с длительностью каждой ступеньки, равной времени пробега оптических лучей по световоду чувствительной катушки и величиной напряжения каждой ступеньки, при подаче которого на фазовый модулятор фаза лучей ВКИ изменяется на π/2 радиан. При параметрах напряжения вспомогательной фазовой модуляции сигналы вращения гироскопов имеют кратные частоты и при соответствующих методах детектирования влияние гироскопических каналов, измеряющих разные проекции вектора угловой скорости друг на друга, практически полностью может быть исключено.Figure 3 shows the optical diagram of the input-output device of a three-channel angular velocity vector meter using a single photodetector and without the use of circulators. In this scheme, instead of the 1 × 2 divider (FIG. 2), a third 2 × 2 type divider 26 is used with a division ratio of 67% / 33% ( to 3 2 × 2 = 0 , 67 )
Figure 00000009
. The second input of this divider is connected to a photodetector 30, which is common to all three fiber-optic gyroscopes. In this case, the first output of the third 2 × 2 divider is connected to the input 27 of the first FRI of the first fiber-optic gyroscope. The first and second outputs of the second 2 × 2 divider are connected to the inputs of the FRI 28, 29 of the second and third fiber-optic gyroscopes, respectively. The photodetector contains signals from all three gyroscopes at the same time. To exclude the influence of channels on each other when measuring projections of the angular velocity vector, the auxiliary phase modulation voltage shown in Fig. 4 is used. Voltage 31 is used in the first gyroscope, voltage 32 is used in the second gyroscope, and voltage 33 is used in the third gyroscope. The auxiliary modulation voltage is sawtooth step pulses with a duration of each step equal to the travel time of the optical beams along the fiber of the sensing coil and the voltage of each step, when applied to the phase modulator, the phase of the FRI beams changes to π / 2 radians. With voltage parameters of auxiliary phase modulation, gyroscope rotation signals have multiple frequencies and, with appropriate detection methods, the influence of gyroscopic channels measuring different projections of the angular velocity vector on top of each other can be almost completely eliminated.

На Фиг.5 представлена оптическая схема устройства ввода-вывода четырехканального измерителя вектора угловой скорости. Это устройство может обеспечить работоспособность измерителя даже в том случае, когда выходит из строя любой его компонент. Это касается всех оптических компонентов, входящих в данное устройство. Таким образом, надежность измерителя вектора угловой скорости еще более повышается. Четырехканальное устройство ввода-вывода помимо двух независимых источников содержит первый 34 и второй 35 делители оптической мощности типа 1×·2, блок из четырех делителей 36, 37, 38, 39 типа 2×2, четыре циркулятора 40, 41, 42, 43 и четыре фотоприемника 44, 45, 46, 47 четырех волоконно-оптических гироскопов. Выходы циркуляторов соединены с входами 48, 49, 50, 51 ВКИ четырех гироскопов. Все делители имеют коэффициент деления 50%/50%. Вход первого делителя 1×2 соединен с выходом первого источника излучения, а вход второго делителя 1×2 соединен с выходом второго источника излучения. Первый выход первого делителя 1×2 соединен с первым входом первого делителя 2×2, второй выход первого делителя 1×2 соединен с первым входом второго делителя 2×2. Первый выход второго делителя 1×2 соединен с первым входом третьего делителя 2×2, а второй выход второго делителя 1×2 соединен с первым входом четвертого делителя 2×2. Второй выход первого делителя 2×2 соединен со вторым входом четвертого делителя, а второй выход четвертого делителя соединен со вторым входом первого делителя 2×2. Второй выход второго делителя 2×2 соединен со вторым входом третьего делителя, а второй выход третьего делителя соединен со вторым входом второго делителя 2×2. Первый выход первого делителя 2×2 соединен с первым входом первого циркулятора, второй вход которого соединен с фотоприемником первого волоконно-оптического гироскопа, а выход циркулятора соединен с входом 48 ВКИ первого волоконно-оптического гироскопа. Первый выход второго делителя 2×2 соединен с первым входом второго циркулятора, второй вход которого соединен с фотоприемником второго волоконно-оптического гироскопа, а выход циркулятора соединен со входом 49 ВКИ второго волоконно-оптического гироскопа. Первый выход третьего делителя 2×2 соединен с первым входом третьего циркулятора, второй вход которого соединен с фотоприемником третьего волоконно-оптического гироскопа, а выход циркулятора соединен с входом 50 ВКИ третьего волоконно-оптического гироскопа. Первый выход четвертого делителя 2×2 соединен с первым входом четвертого циркулятора, второй вход которого соединен с фотоприемником четвертого волоконно-оптического гироскопа, а выход циркулятора соединен с входом 51 ВКИ четвертого волоконно-оптического гироскопа. Мощность оптического излучения на выходах четырехканального устройства ввода-вывода можно представить в следующем виде:5 is an optical diagram of an input / output device of a four-channel angular velocity vector meter. This device can ensure the operability of the meter even in the event that any of its components fails. This applies to all optical components included in this device. Thus, the reliability of the angular velocity vector meter is further enhanced. The four-channel input-output device, in addition to two independent sources, contains the first 34 and second 35 optical dividers of type 1 × 2, a block of four dividers 36, 37, 38, 39 of type 2 × 2, four circulators 40, 41, 42, 43 and four photodetectors 44, 45, 46, 47 of four fiber optic gyroscopes. The outputs of the circulators are connected to the inputs 48, 49, 50, 51 of the FRI of four gyroscopes. All dividers have a division ratio of 50% / 50%. The input of the first 1 × 2 divider is connected to the output of the first radiation source, and the input of the second 1 × 2 divider is connected to the output of the second radiation source. The first output of the first 1 × 2 divider is connected to the first input of the first 2 × 2 divider, the second output of the first 1 × 2 divider is connected to the first input of the second 2 × 2 divider. The first output of the second 1 × 2 divider is connected to the first input of the third 2 × 2 divider, and the second output of the second 1 × 2 divider is connected to the first input of the fourth 2 × 2 divider. The second output of the first 2 × 2 divider is connected to the second input of the fourth divider, and the second output of the fourth divider is connected to the second input of the first 2 × 2 divider. The second output of the second 2 × 2 divider is connected to the second input of the third divider, and the second output of the third divider is connected to the second input of the second 2 × 2 divider. The first output of the first 2 × 2 divider is connected to the first input of the first circulator, the second input of which is connected to the photodetector of the first fiber-optic gyroscope, and the output of the circulator is connected to the input 48 of the FRI of the first fiber-optic gyroscope. The first output of the second 2 × 2 divider is connected to the first input of the second circulator, the second input of which is connected to the photodetector of the second fiber-optic gyroscope, and the output of the circulator is connected to the input 49 of the FRI of the second fiber-optic gyroscope. The first output of the third 2 × 2 divider is connected to the first input of the third circulator, the second input of which is connected to the photodetector of the third fiber-optic gyroscope, and the output of the circulator is connected to the input 50 of the FRI of the third fiber-optic gyroscope. The first output of the fourth 2 × 2 divider is connected to the first input of the fourth circulator, the second input of which is connected to the photodetector of the fourth fiber-optic gyroscope, and the output of the circulator is connected to the input 51 of the FRI of the fourth fiber-optic gyroscope. The optical radiation power at the outputs of a four-channel input-output device can be represented as follows:

Р В R И 1 48 = 0 , 5 [ K 36 1 + K 36 2 K 39 1 K 36 2 + ] P 1 + 0 , 5 [ K 39 2 K 36 2 + K 39 2 K 36 1 K 39 1 K 36 2 + ] P 2

Figure 00000010
R AT R AND one 48 = 0 , 5 [ K 36 one + K 36 2 K 39 one K 36 2 + ... ] P one + 0 , 5 [ K 39 2 K 36 2 + K 39 2 K 36 one K 39 one K 36 2 + ... ] P 2
Figure 00000010

Р В R И 2 49 = 0 , 5 [ K 37 1 + K 37 2 K 38 1 K 37 2 + ] P 1 + 0 , 5 [ K 38 2 K 37 2 + K 38 2 K 37 1 K 38 1 K 37 2 + ] P 2

Figure 00000011
R AT R AND 2 49 = 0 , 5 [ K 37 one + K 37 2 K 38 one K 37 2 + ... ] P one + 0 , 5 [ K 38 2 K 37 2 + K 38 2 K 37 one K 38 one K 37 2 + ... ] P 2
Figure 00000011

Р В R И 3 50 = 0 , 5 [ K 38 1 + K 38 2 K 37 1 K 7 2 + ] P 2 + 0 , 5 [ K 37 2 K 38 2 + K 37 2 K 38 1 K 37 1 K 38 2 + ] P 1

Figure 00000012
R AT R AND 3 fifty = 0 , 5 [ K 38 one + K 38 2 K 37 one K 7 2 + ... ] P 2 + 0 , 5 [ K 37 2 K 38 2 + K 37 2 K 38 one K 37 one K 38 2 + ... ] P one
Figure 00000012

Р В R И 4 51 = 0 , 5 [ K 39 1 + K 39 2 K 36 1 K 39 2 + ] P 2 + 0 , 5 [ K 36 2 K 39 2 + K 36 2 K 39 1 K 36 1 K 39 2 + ] P 1

Figure 00000013
R AT R AND four 51 = 0 , 5 [ K 39 one + K 39 2 K 36 one K 39 2 + ... ] P 2 + 0 , 5 [ K 36 2 K 39 2 + K 36 2 K 39 one K 36 one K 39 2 + ... ] P one
Figure 00000013

где K 36 1

Figure 00000014
, K 37 1
Figure 00000015
, K 38 1
Figure 00000016
, K 39 1
Figure 00000017
- коэффициенты деления делителей 2×2 в прямых каналах;Where K 36 one
Figure 00000014
, K 37 one
Figure 00000015
, K 38 one
Figure 00000016
, K 39 one
Figure 00000017
- division factors of 2 × 2 dividers in direct channels;

K 36 2

Figure 00000018
, K 37 2
Figure 00000019
, K 38 2
Figure 00000020
, K 39 2
Figure 00000021
- коэффициенты деления делителей 2×2 в перекрестных каналах, при этом, как и ранее, K 36 2 = ( 1 K 36 1 )
Figure 00000022
, K 37 2 = ( 1 K 37 1 )
Figure 00000023
, K 38 2 = ( 1 K 38 1 )
Figure 00000024
, K 39 2 = ( 1 K 39 1 )
Figure 00000025
. K 36 2
Figure 00000018
, K 37 2
Figure 00000019
, K 38 2
Figure 00000020
, K 39 2
Figure 00000021
- division factors of 2 × 2 dividers in the cross channels, while, as before, K 36 2 = ( one - K 36 one )
Figure 00000022
, K 37 2 = ( one - K 37 one )
Figure 00000023
, K 38 2 = ( one - K 38 one )
Figure 00000024
, K 39 2 = ( one - K 39 one )
Figure 00000025
.

Из приведенных соотношений для выходной мощности на выходе устройства ввода-вывода следует, что при одновременной работе источников оптического излучения по всем четырем каналам оптическая мощность одинакова. Достоинством данной схемы устройства ввода-вывода является то, что даже в случае выхода из строя любого элемента схемы, оптическая мощность, по крайней мере, сохраняется на трех ее выходах. Это позволяет сохранить работоспособность всего устройства измерения вектора угловой скорости, несмотря на неравномерное распределение мощности по каналам. В этом случае необходимо добиваться идентичности сигналов вращения по работающим каналам за счет регулировки коэффициентов усиления соответствующих электронных трактов.From the above relations for the output power at the output of the input-output device, it follows that with the simultaneous operation of the optical radiation sources through all four channels, the optical power is the same. The advantage of this circuit of an input-output device is that even in the event of failure of any element of the circuit, the optical power is at least stored at its three outputs. This allows you to maintain the health of the entire device for measuring the angular velocity vector, despite the uneven distribution of power over the channels. In this case, it is necessary to achieve the identity of the rotation signals along the working channels by adjusting the gain of the corresponding electronic paths.

На Фиг.6 представлена оптическая схема четырехканального устройства ввода-вывода с дополнительным делителем 52. Первый вход дополнительного делителя 2×2 соединен с выходом первого источника оптического излучения, а второй его вход соединен с выходом второго источника оптического излучения. Первый выход дополнительного делителя соединен с входом первого делителя 1×2, а второй его выход соединен с входом второго делителя 1×2. В этом случае величины оптической мощности на выходах 53, 54, 55, 56 можно представить в виде:Figure 6 presents the optical diagram of a four-channel input-output device with an additional divider 52. The first input of the additional 2 × 2 divider is connected to the output of the first optical radiation source, and its second input is connected to the output of the second optical radiation source. The first output of the additional divider is connected to the input of the first 1 × 2 divider, and its second output is connected to the input of the second 1 × 2 divider. In this case, the optical power at the outputs 53, 54, 55, 56 can be represented as:

Р В R И 1 53 = 0 , 5 ( P 1 + P 2 ) [ ( K 36 1 + K 36 2 K 39 1 K 36 2 + ) + ( K 39 2 K 36 2 + K 39 2 K 36 1 K 39 1 K 36 2 + ) ]

Figure 00000026
R AT R AND one 53 = 0 , 5 ( P one + P 2 ) [ ( K 36 one + K 36 2 K 39 one K 36 2 + ... ) + ( K 39 2 K 36 2 + K 39 2 K 36 one K 39 one K 36 2 + ... ) ]
Figure 00000026

Р В R И 2 54 = 0 , 5 ( P 1 + P 2 ) [ ( K 37 1 + K 37 2 K 38 1 K 37 2 + ) + ( K 38 2 K 37 2 + K 38 2 K 37 1 K 38 1 K 37 2 + ) ]

Figure 00000027
R AT R AND 2 54 = 0 , 5 ( P one + P 2 ) [ ( K 37 one + K 37 2 K 38 one K 37 2 + ... ) + ( K 38 2 K 37 2 + K 38 2 K 37 one K 38 one K 37 2 + ... ) ]
Figure 00000027

Р В R И 3 55 = 0 , 5 ( P 1 + P 2 ) [ ( K 38 1 + K 38 2 K 37 1 K 7 2 + ) + ( K 37 2 K 38 2 + K 37 2 K 38 1 K 37 1 K 38 2 + ) ]

Figure 00000028
R AT R AND 3 55 = 0 , 5 ( P one + P 2 ) [ ( K 38 one + K 38 2 K 37 one K 7 2 + ... ) + ( K 37 2 K 38 2 + K 37 2 K 38 one K 37 one K 38 2 + ... ) ]
Figure 00000028

Р В R И 4 56 = 0 , 5 ( P 1 + P 2 ) [ ( K 39 1 + K 39 2 K 36 1 K 39 2 + ) + ( K 36 2 K 39 2 + K 36 2 K 39 1 K 36 1 K 39 2 + ) ]

Figure 00000029
R AT R AND four 56 = 0 , 5 ( P one + P 2 ) [ ( K 39 one + K 39 2 K 36 one K 39 2 + ... ) + ( K 36 2 K 39 2 + K 36 2 K 39 one K 36 one K 39 2 + ... ) ]
Figure 00000029

В данной схеме при выходе из строя одного из источников оптического излучении обеспечивается равномерность распределения оптической мощности по каналам устройства ввода-вывода.In this scheme, if one of the optical radiation sources fails, the distribution of optical power across the channels of the input-output device is uniform.

На Фиг.7 представлена оптическая схема четырехканального устройства ввода-вывода с использованием двух фотоприемников. В данной схеме вместо первого и второго делителей 1×2 используются первый и второй делители 57, 58 типа 2×2. Первый вход первого делителя 2×2 соединен с выходом первого источника оптического излучения, а второй его вход соединен с фотоприемником 59. Первый вход второго делителя 2×2 соединен с выходом второго источника оптического излучения, второй его вход соединен с фотоприемником 60. Первый и второй выходы первого делителя 2×2 соединены соответственно с первым входом двух из четырех делителей 2×2, первый и второй выходы второго делителя 2×2 соединены соответственно с первым входом остальных двух делителей из четырех соответственно. Первые выходы всех четырех делителей 61, 62, 63, 64 соединены с входами ВКИ четырех волоконно-оптических гироскопов соответственно. Выходы фотоприемников могут быть объединены, и суммарный сигнал подвергается дальнейшей обработке. Здесь также может быть использован частотный принцип разделения сигналов вращения с четырех волоконно-оптических гироскопов, о котором упоминалось ранее.Figure 7 presents an optical diagram of a four-channel input-output device using two photodetectors. In this scheme, instead of the first and second 1 × 2 dividers, the first and second 2 × 2 dividers 57, 58 are used. The first input of the first 2 × 2 divider is connected to the output of the first optical radiation source, and its second input is connected to the photodetector 59. The first input of the second 2 × 2 divider is connected to the output of the second optical radiation source, its second input is connected to the photodetector 60. The first and second the outputs of the first 2 × 2 divider are connected respectively to the first input of two of the four 2 × 2 dividers, the first and second outputs of the second 2 × 2 divider are connected, respectively, to the first input of the remaining two of the four dividers, respectively. The first outputs of all four dividers 61, 62, 63, 64 are connected to the inputs of the FRI of four fiber-optic gyroscopes, respectively. The outputs of the photodetectors can be combined, and the total signal is further processed. Here, the frequency principle of separating rotation signals from four fiber-optic gyroscopes, which was mentioned earlier, can also be used.

На Фиг.8 показана оптическая схема устройства ввода-вывода на основе эрбиевого волоконного суперлюминесцентного источника (ЭВСИ) оптического излучения. В отрезок световода с активированной световедущей жилой 65 с двух противоположных сторон через мультиплексоры 66, 67 с помощью диодов 68, 69 вводится излучение накачки с определенной длиной волны, например на длине волны излучения 980 нм. Излучение на длине волны излучения 1550 нм через отрезки одномодовых световодов 70, 71 подается соответственно на первый и второй входы делителя 2×2. В данном варианте оптической схемы ЭВСИ можно обойтись без использования на двух его выходах изоляторов оптического излучения, предохраняющих активированное волокно от воздействия обратно отраженного излучения. Роль изоляторов в данном случае выполняют циркуляторы, так как они фактически являются изоляторами излучения, распространяющегося от первого выхода изолятора на первый его вход. Приведенная схема ЭВСИ, таким образом, имеет общие оптические компоненты с волоконно-оптическими гироскопами, что позволяет снизить габариты и вес всего измерителя вектора угловой скорости в целом.On Fig shows the optical diagram of the input-output device based on erbium fiber superluminescent source (EMCI) of optical radiation. Pumping radiation with a certain wavelength, for example, at a wavelength of 980 nm, is introduced into a segment of a fiber with an activated light guide core 65 from two opposite sides through multiplexers 66, 67 using diodes 68, 69. Radiation at a radiation wavelength of 1550 nm through segments of single-mode optical fibers 70, 71 is supplied respectively to the first and second inputs of the 2 × 2 divider. In this version of the optical EMC scheme, it is possible to dispense with the use of optical radiation isolators at its two outputs, which protect the activated fiber from the effects of back-reflected radiation. The role of insulators in this case is played by circulators, since they are actually insulators of radiation propagating from the first output of the insulator to its first input. The given EVSI scheme thus has common optical components with fiber-optic gyroscopes, which allows reducing the dimensions and weight of the entire angular velocity vector meter as a whole.

В малогабаритных устройствах измерения вектора угловой скорости использование циркуляторов оптического излучения может вызвать смещение нуля волоконно-оптических гироскопов из-за их близкого расположения к их чувствительным катушкам. Дело в том, что в состав циркуляторов входят фарадеевские ротаторы, которые выполняются на основе магнитов. Известно, что магнитное поле может вызвать смещение нуля волоконно-оптического гироскопа. Поэтому, где это необходимо, можно использовать вместо циркуляторов делители 72, 73, 74 (Фиг.9) типа 2×1, которые могут представлять собой сплавные волоконные разветвители. Вторые входы этих делителей соединены с фотоприемниками 75, 76, 77, а выходы соединены с входами 78, 79, 80 ВКИ волоконно-оптических гироскопов измерителя вектора угловой скорости.In small-sized devices for measuring the angular velocity vector, the use of optical radiation circulators can cause a zero bias of fiber-optic gyroscopes due to their close proximity to their sensitive coils. The fact is that the circulators include Faraday rotators, which are based on magnets. It is known that a magnetic field can cause a zero bias of a fiber optic gyroscope. Therefore, where necessary, instead of circulators, dividers 72, 73, 74 (Fig. 9) of the 2 × 1 type, which can be alloy fiber splitters, can be used. The second inputs of these dividers are connected to photodetectors 75, 76, 77, and the outputs are connected to the inputs 78, 79, 80 of the FRI fiber optic gyroscopes of the angular velocity vector meter.

ЛитератураLiterature

[1] A.M.Курбатов "Устройство измерения полного вектора угловой скорости движущегося объекта". Патент РФ №2117252, заявка №96108107, приоритет изобретения 18 апреля 1996 г., зарегистрирован 10 августа 1998 г.[1] A.M. Kurbatov "Device for measuring the full vector of the angular velocity of a moving object." RF patent No. 217252, application No. 96108107, priority of the invention on April 18, 1996, registered on August 10, 1998.

[2] Коркишко Ю.Н. и др. «Трехосный волоконно-оптический гироскоп для ракетно-космических применений» XIII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 29-31 мая 2006 г., стр.211-218.[2] Korkishko Yu.N. et al. “Three-axis fiber-optic gyroscope for space rocket applications” XIII St. Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. May 29-31, 2006, pp. 211-218.

Claims (3)

1. Оптическая схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптического гироскопа, содержащая источник оптического излучения, фотоприемники, делители оптической мощности излучения, соединенные с кольцевыми интерферометрами волоконно-оптических гироскопов, отличающаяся тем, что схема содержит дополнительный источник оптического излучения, выходы источников оптического излучения соединены с первым и вторым входами первого делителя излучения 2×2 с коэффициентом деления мощности источников 50%/50%, первый выход первого делителя соединен со входом делителя 1×2 с коэффициентом деления по первому выходу 67% от входной мощности, а по второму выходу 33% от входной мощности, причем первый выход делителя 1×2 соединен с первым входом первого циркулятора оптического излучения, а второй вход циркулятора соединен с первым фотоприемником, при этом выход циркулятора соединен с кольцевым интерферометром первого волоконно-оптического гироскопа, далее второй выход делителя 1×2 соединен с первым входом второго делителя оптической мощности 2×2 с коэффициентом деления мощности 50%/50%, причем второй вход второго делителя соединен со вторым выходом делителя 1×2, при этом первый выход второго делителя 2×2 соединен с первым входом второго циркулятора оптического излучения, а второй вход циркулятора соединен со вторым фотоприемником, при этом выход второго циркулятора соединен с входом кольцевого интерферометра второго волоконно-оптического гироскопа, а второй выход второго делителя соединен с первым входом третьего циркулятора оптического излучения, а второй вход третьего циркулятора соединен с третьим фотоприемником, при этом выход третьего циркулятора соединен с входом кольцевого интерферометра третьего волоконно-оптического гироскопа.1. The optical circuit of the input-output device of the angular velocity vector meter based on a fiber-optic gyroscope, containing a source of optical radiation, photodetectors, optical power dividers connected to ring interferometers of fiber-optic gyroscopes, characterized in that the circuit contains an additional source of optical radiation , the outputs of the optical radiation sources are connected to the first and second inputs of the first radiation divider 2 × 2 with a power factor of 50% / 50%, the first output of the first divider is connected to the input of the 1 × 2 divider with a division coefficient for the first output of 67% of the input power, and for the second output is 33% of the input power, the first output of the 1 × 2 divider is connected to the first input of the first optical radiation circulator, and the second input of the circulator is connected to the first photodetector, while the output of the circulator is connected to the ring interferometer of the first fiber-optic gyroscope, then the second output of the 1 × 2 divider is connected to the first input of the second 2 × 2 optical power divider with coefficient a 50% / 50% power dividing factor, the second input of the second divider being connected to the second output of the 1 × 2 divider, the first output of the second 2 × 2 divider being connected to the first input of the second optical radiation circulator, and the second input of the circulator connected to the second photodetector, the output of the second circulator is connected to the input of the ring interferometer of the second fiber-optic gyroscope, and the second output of the second divider is connected to the first input of the third circulator of optical radiation, and the second input of the third circulator is connected nen with the third photodetector, while the output of the third circulator is connected to the input of the ring interferometer of the third fiber-optic gyroscope. 2. Оптическая схема устройства ввода-вывода измерителя вектора угловой скорости на основе волоконно-оптических гироскопов, отличающаяся тем, что схема содержит два делителя 1×2 с коэффициентом деления 50%/50%, четыре делителя 2×2 с коэффициентом деления входной мощности 50%/50% и четыре циркулятора, причем первый вход первого делителя 1×2 соединен с выходом первого источника оптического излучения, а вход второго делителя 1×2 соединен с выходом второго источника оптического излучения, далее первый выход первого делителя 1×2 соединен с первым входом первого из четырех делителей 2×2, а второй его выход соединен с первым входом второго из четырех делителей 2×2, при этом первый выход второго делителя 1×2 соединен с первым входом третьего из четырех делителей, а второй его выход с первым входом четвертого из четырех делителей 2×2, причем первый выход первого делителя соединен с первым входом первого циркулятора, второй вход циркулятора соединен с первым фотоприемником, а его выход соединен с входом кольцевого интерферометра первого волоконно-оптического гироскопа, первый выход второго делителя соединен с первым входом второго циркулятора, второй вход циркулятора соединен со вторым фотоприемником, а его выход соединен со входом кольцевого интерферометра второго волоконно-оптического гироскопа, первый выход третьего делителя соединен с первым входом третьего циркулятора, второй вход циркулятора соединен с третьим фотоприемником, а его выход соединен с входом кольцевого интерферометра третьего волоконно-оптического гироскопа, первый выход четвертого делителя соединен с входом четвертого циркулятора, второй вход циркулятора соединен с четвертым фотоприемником, а его выход соединен с входом кольцевого интерферометра четвертого волоконно-оптического гироскопа, при этом второй выход первого делителя соединен со вторым входом четвертого делителя, второй выход второго делителя соединен со вторым входом третьего делителя, второй выход третьего делителя соединен со вторым входом второго делителя, а второй выход четвертого делителя соединен со вторым входом первого делителя.2. The optical circuit of the input-output device of the angular velocity vector meter based on fiber-optic gyroscopes, characterized in that the circuit contains two 1 × 2 dividers with a division ratio of 50% / 50%, four 2 × 2 dividers with a division ratio of input power 50 % / 50% and four circulators, and the first input of the first 1 × 2 divider is connected to the output of the first optical radiation source, and the input of the second 1 × 2 divider is connected to the output of the second optical radiation source, then the first output of the first 1 × 2 divider is connected to the first entrance the first of four 2 × 2 dividers, and its second output is connected to the first input of the second of four 2 × 2 dividers, while the first output of the second 1 × 2 divider is connected to the first input of the third of four dividers, and its second output to the first input of the fourth of the four 2 × 2 dividers, the first output of the first divider connected to the first input of the first circulator, the second input of the circulator connected to the first photodetector, and its output connected to the input of the ring interferometer of the first fiber-optic gyroscope, the first output of the second The device is connected to the first input of the second circulator, the second input of the circulator is connected to the second photodetector, and its output is connected to the input of the ring interferometer of the second fiber-optic gyroscope, the first output of the third divider is connected to the first input of the third circulator, the second input of the circulator is connected to the third photodetector, and its output is connected to the input of the ring interferometer of the third fiber-optic gyroscope, the first output of the fourth divider is connected to the input of the fourth circulator, the second input to the compass a junction box is connected to the fourth photodetector, and its output is connected to the input of the ring interferometer of the fourth fiber-optic gyroscope, while the second output of the first divider is connected to the second input of the fourth divider, the second output of the second divider is connected to the second input of the third divider, the second output of the third divider is connected to the second input of the second divider, and the second output of the fourth divider is connected to the second input of the first divider. 3. Оптическая схема по п.2, отличающаяся тем, что в ней дополнительно используется делитель 2×2, первый вход которого соединен с выходом первого источника оптического излучения, а второй вход соединен с выходом второго источника оптического излучения, при этом первый выход делителя соединен с входом первого делителя 1×2, а второй его выход соединен со входом второго делителя 1×2. 3. The optical circuit according to claim 2, characterized in that it additionally uses a 2 × 2 divider, the first input of which is connected to the output of the first optical radiation source, and the second input is connected to the output of the second optical radiation source, while the first output of the divider is connected with the input of the first 1 × 2 divider, and its second output is connected to the input of the second 1 × 2 divider.
RU2012109232/28A 2012-03-13 2012-03-13 Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope RU2539673C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109232/28A RU2539673C2 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109232/28A RU2539673C2 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012109232A RU2012109232A (en) 2013-09-20
RU2539673C2 true RU2539673C2 (en) 2015-01-20

Family

ID=49182873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109232/28A RU2539673C2 (en) 2012-03-13 2012-03-13 Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539673C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2117252C1 (en) * 1996-04-18 1998-08-10 Александр Михайлович Курбатов Device measuring total vector of angular velocity of moving object
RU2117251C1 (en) * 1997-05-06 1998-08-10 Научный центр гравитационно-волновых исследований "Дулкын" АН Республики Татарстан Laser gyroscope
RU2310166C1 (en) * 2006-04-24 2007-11-10 Закрытое акционерное общество "Газприборавтоматикасервис" Internal instrument
RU2444704C1 (en) * 2010-10-26 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Fibre-optic gyroscope

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2117252C1 (en) * 1996-04-18 1998-08-10 Александр Михайлович Курбатов Device measuring total vector of angular velocity of moving object
RU2117251C1 (en) * 1997-05-06 1998-08-10 Научный центр гравитационно-волновых исследований "Дулкын" АН Республики Татарстан Laser gyroscope
RU2310166C1 (en) * 2006-04-24 2007-11-10 Закрытое акционерное общество "Газприборавтоматикасервис" Internal instrument
RU2444704C1 (en) * 2010-10-26 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Fibre-optic gyroscope

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012109232A (en) 2013-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2671101B1 (en) Atom beam gyroscope
CN107085130B (en) Polarization insensitive current and magnetic field sensor with active temperature compensation
US9103676B2 (en) Interferometer employing a multi-waveguide optical loop path and fiber optic rotation rate sensor employing same
EP3051257A1 (en) Angular velocity detection method adopting bi-directional full reciprocal coupling optoelectronic oscillator
EP3048420A1 (en) Systems and methods for an optical frequency comb stimulated brillouin scattering gyroscope with rigid optical waveguide resonator
US11549812B2 (en) Compact optical-fibre Sagnac interferometer
Pavlath Fiber optic gyros past, present, and future
US9823076B2 (en) Interferometric system with multiaxial optical fibre and method for processing an interferometric signal in such a system
CN110470292A (en) A kind of self seeding frequency locking resonance type optical gyroscope and its working method
US5349441A (en) Fiber optic gyroscope refractive index induced error compensation
US4639138A (en) Fiber-optic rotation rate sensor having dual interferometer loops
RU2539673C2 (en) Optical circuit of input-output device of angular velocity vector measurer based on optic fibre gyroscope
CN112797971A (en) Differential fiber-optic gyroscope based on temperature drift suppression characteristic of double-core fiber
EP3875904B1 (en) Polarization-maintaining fully-reciprocal bi-directional optical carrier microwave resonance system and angular velocity measurement method thereof
EP3828500A1 (en) Interferometric optical fiber gyroscope and sensing coil mechanism
Zheng et al. All-optical relative intensity noise suppression method for the high precision fiber optic gyroscope
WO2015124678A1 (en) Interferometric sensor with differential modulated phase detection
US20150131102A1 (en) Interferometric measurement system with optical fibre and inertial guidance or navigation system including such an interferometric measurement system
EP4083573B1 (en) Atomic gyroscope and atomic interferometer
RU2500989C2 (en) Electronic unit for fibre-optic gyroscope
US10876840B2 (en) Second-order passive ring interferometer sensor and method
Jia et al. Fiber optic gyroscope interrogated with three multiplexed broadened semiconductor lasers
RU2449246C2 (en) Optical circuit of ring interferometer for fibre-optic gyroscope
RU2793727C1 (en) Angular rate sensor
JP6299128B2 (en) Measuring device and magnetic measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20200826