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 PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
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
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 ×
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 ×
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
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
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:
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.
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:
Таким образом, при
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%
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
где
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
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
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
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,
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)
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)
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 |
-
2012
- 2012-03-13 RU RU2012109232/28A patent/RU2539673C2/en active
Patent Citations (4)
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 |