RU2554316C1 - Single-wave method of measurement of interferometer rpm - Google Patents

Single-wave method of measurement of interferometer rpm Download PDF

Info

Publication number
RU2554316C1
RU2554316C1 RU2014108145/28A RU2014108145A RU2554316C1 RU 2554316 C1 RU2554316 C1 RU 2554316C1 RU 2014108145/28 A RU2014108145/28 A RU 2014108145/28A RU 2014108145 A RU2014108145 A RU 2014108145A RU 2554316 C1 RU2554316 C1 RU 2554316C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interferometer
frequency
rotation
field
critical
Prior art date
Application number
RU2014108145/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Михайлович Петров
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет)
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 автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет)
Priority to RU2014108145/28A priority Critical patent/RU2554316C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2554316C1 publication Critical patent/RU2554316C1/en

Links

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: rpm is determined as a difference between the critical rpm of the interferometer for the selected type of electromagnetic wave ("cut-off" frequency during rotation) and the critical frequency of the "resting" interferometer ("cut-off" frequency during "rest") for the same type of electromagnetic wave, divided by a constant value depending on the type of electromagnetic wave selected at the interferometer estimation. The direction of rotation depends on the sign of this difference.
EFFECT: improvement of accuracy of measurements and reduction of the device sizes.
1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании таких средств измерения угловой скорости вращения объектов, как интерферометры, гироскопы.The present invention relates to measuring technique and can be used to create such means of measuring the angular velocity of rotation of objects, such as interferometers, gyroscopes.

В настоящее время существует только один способ измерения частоты вращения интерферометра - многоволновый (многомодовый) способ, основанный на «вихревом эффекте Саньяка». Соображения о физических и количественных свойствах электромагнитного (ЭМ) поля в этом способе опираются на результаты опытов Саньяка [Панов М.Ф., Соломонов А.В., Филатов Ю.В. Физические основы интегральной оптики. - М.: Учебное пособие. Изд. Радиоэлектроника. - 2010. - 432 с.; Бычков С.И., Лукьянов Д.П., Бакаляр А.И. Лазерный гироскоп. - М.: Сов. Радио. - 1975. - 424 с.; Лауэ М. К опыту Харреса. // В кн. Стать и речи. - М.: Изд. Наука. Пер. с нем. - 1969. - с.367; Зоммерфельд А. Оптика. / А. Зоммерфельд. - М.: Изд. ИЛ. - 1953. - 486 с.]. Наиболее полно существо «вихревого эффекта Саньяка» изложено С.И. Вавиловым [Вавилов С.И. Собрание сочинений. Т.4. - Экспериментальные основания теории относительности. - М.: Изд. АН СССР. - 1956 г. - 470 с.]. Считают, что во вращающемся интерферометре ЭМ-поле, распространяясь в двух противоположных (относительно направления вращения) направлениях, испытывает разный набег фазы, а разность фаз Δϕ пропорциональна частоте вращения Ω=2πF, где F - число оборотов в секунду. Расчетное соотношение для разности времен прохождения ЭМ-полем путей по направлению движения часовой стрелки и против движения часовой стрелки Δt=8πFS/c2, где S - площадь, ограниченная «путями распространения ЭМ-поля», с - скорость света в свободном пространстве. Разность фаз при этом за счет разности хода «лучей» вычисляют по формулеCurrently, there is only one way to measure the rotation speed of an interferometer — the multi-wave (multi-mode) method, based on the “Sagnac vortex effect”. Considerations of the physical and quantitative properties of the electromagnetic (EM) field in this method are based on the results of the Sagnac experiments [Panov MF, Solomonov AV, Filatov Yu.V. Physical foundations of integrated optics. - M.: Textbook. Ed. Radio Electronics - 2010 .-- 432 p .; Bychkov S.I., Lukyanov D.P., Bakalyar A.I. Laser gyroscope. - M .: Owls. Radio. - 1975. - 424 p .; Laue M. To the experience of Harres. // In the book. Become and speech. - M.: Publishing. The science. Per. with him. - 1969. - p. 367; Sommerfeld A. Optics. / A. Sommerfeld. - M.: Publishing. IL - 1953. - 486 p.]. Most fully the essence of the "vortex Sagnac effect" is stated by S.I. Vavilov [Vavilov S.I. Collected works. T.4. - Experimental foundations of the theory of relativity. - M.: Publishing. USSR Academy of Sciences. - 1956 - 470 p.]. It is believed that, in a rotating interferometer, an EM field propagating in two opposite (relative to the direction of rotation) directions experiences a different phase incursion, and the phase difference Δϕ is proportional to the rotation frequency Ω = 2πF, where F is the number of revolutions per second. The calculated ratio for the difference in the times the EM field travels the paths in the clockwise and counterclockwise directions is Δt = 8πFS / c 2 , where S is the area limited by the “EM field propagation paths," s is the speed of light in free space. The phase difference in this case due to the difference in the path of the "rays" is calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где ω0 и λ0 - частота и длина волны тока излучающего источника в свободном пространстве. Это выражение получено на основе разного рода допущений об ЭМ-поле внутри вращающегося интерферометра.where ω 0 and λ 0 are the frequency and wavelength of the current of the radiating source in free space. This expression is obtained on the basis of various assumptions about the EM field inside a rotating interferometer.

Например, допускают, что для «пучка лучей», движущихся навстречу вращающимся точкам материальной среды со скоростью v, скорость v1=c+v распространения «луча» больше скорости света, а для «пучка лучей», распространяющегося в направлении вращения, скорость v2=c-v меньше скорости света. Тогда коэффициенты фаз этих лучейFor example, it is assumed that for a “beam of rays” moving towards the rotating points of the material medium with velocity v, the propagation velocity v 1 = c + v of the “ray” is greater than the speed of light, and for the “beam of rays” propagating in the direction of rotation, the velocity v 2 = cv is less than the speed of light. Then the phase coefficients of these rays

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
коэффициент фазы в свободном пространстве, v=Ωa, a - максимальный радиус поперечного сечения интерферометра. Так как
Figure 00000004
то считают, что выражение (2) позволяет ввести понятия частот
Figure 00000005
Это значит, что во вращающемся интерферометре проявляется только первичный эффект Доплера для «набегающей» и «убегающей» его частей. Разность частотWhere
Figure 00000003
phase coefficient in free space, v = Ωa, a is the maximum radius of the cross section of the interferometer. As
Figure 00000004
then consider that expression (2) allows us to introduce the concepts of frequencies
Figure 00000005
This means that in the rotating interferometer, only the primary Doppler effect for the “moving” and “running” parts of it appears. Frequency difference

Figure 00000006
Figure 00000006

При этом разность фаз (ширину интерференционной полосы) Δϕ=Δβ·L (где L=2πа - длина периметра, по которому распространяются «пучки лучей»,

Figure 00000007
) определяют по (1):
Figure 00000008
. Направление вращения определяют знаком правой части выражения (3).In this case, the phase difference (width of the interference band) Δϕ = Δβ · L (where L = 2πа is the length of the perimeter along which the "beam of rays" propagate,
Figure 00000007
) is determined by (1):
Figure 00000008
. The direction of rotation is determined by the sign of the right side of the expression (3).

А. Зоммерфельд [Зоммерфельд А. Оптика. / А. Зоммерфельд. - М.: Изд. ИЛ. - 1953. - 486 с.] и М. Лауэ [Лауэ М. Статьи и речи. - М.: изд. Наука. Пер. с нем. - 1969 г. - С.367] показали, что для анализа ЭМ-поля во вращающемся интерферометре и вычисления разности фаз Δϕ необходимо поставить и решить граничную задачу для ЭМ-поля в неинерциальной системе отсчета, поскольку на ЭМ-поле во вращающемся интерферометре воздействует эквивалентное гравитационное поле.A. Sommerfeld [Sommerfeld A. Optics. / A. Sommerfeld. - M.: Publishing. IL - 1953. - 486 p.] And M. Laue [Laue M. Articles and speeches. - M .: ed. The science. Per. with him. - 1969 - P.367] showed that for the analysis of the EM field in the rotating interferometer and the calculation of the phase difference Δϕ, it is necessary to pose and solve the boundary problem for the EM field in the non-inertial reference frame, since the equivalent field is affected by the equivalent field in the rotating interferometer gravitational field.

Попытки строгих постановки и решения этой задачи предприняты в многочисленных работах (см. библиографию в [Петров Б.М. Прикладная электродинамика вращающихся тел. - М.: Изд. Г. линия-Телеком. 2009. - 288 с.]). Но при этом применялась или нековариантная формулировка уравнений Максвелла, или в материальных, или в дифференциальных уравнениях делались упрощающие допущения, что приводило к решениям, эквивалентным, по существу, решениям классической электродинамики, т.е. к формулам (1) и (3). Поэтому многоволновый способ измерения частоты вращения интерферометра по внутреннему ЭМ-полю, основанный на «вихревом эффекте Саньяка», не выражает ни физических, ни количественных свойств ЭМ-поля.Attempts to rigorously formulate and solve this problem have been undertaken in numerous works (see the bibliography in [Petrov BM, Applied Electrodynamics of Rotating Bodies. - M .: Publishing House G. line-Telecom. 2009. - 288 p.]). But at the same time, either the non-covariant formulation of Maxwell's equations was used, or simplifying assumptions were made in the material or differential equations, which led to solutions that were essentially equivalent to the solutions of classical electrodynamics, i.e. to formulas (1) and (3). Therefore, the multi-wavelength method for measuring the rotation frequency of the interferometer by the internal EM field, based on the "Sagnac vortex effect", does not express either the physical or quantitative properties of the EM field.

Анализ результатов строгих постановок и решений граничных задач для математических моделей вращающихся интерферометров [Петров Б.М. Волны во вращающемся волноводе. Эффект Саньяка. // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. Вып.5. - 2009. - с.13-21; Электродинамическая теория эффекта Саньяка. // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. Т.53, №10. - 2010. - с.3-11; Волны электрического типа в интерферометре на основе вращающейся коаксиальной линии. // Антенны. Вып.10. - 2013. - с.56-61] показывает, что при применении многоволнового способа измерения частоты Ω параметры

Figure 00000009
или
Figure 00000010
должны быть большими для того, чтобы Δϕ, или Δω были измеряемыми величинами, значит, реализация способа возможна только в оптическом диапазоне длин волн λ0, где поперечные электрические размеры интерферометра велики. Значит, геометрические поперечные размеры интерферометра не поддаются микроминиатюризации. Многомодовый способ измерения Ω принципиально является приближенным, величину Ω по формулам (1) и (2) определяют приближенно. Направление вращения определяют по знаку фаз Δϕ.Analysis of the results of rigorous statements and solutions of boundary problems for mathematical models of rotating interferometers [B. Petrov Waves in a rotating waveguide. Sagnac effect. // Proceedings of Russian universities. Radio Electronics Issue 5. - 2009. - p.13-21; Electrodynamic theory of the Sagnac effect. // Proceedings of Russian universities. Radio Electronics T.53, No. 10. - 2010. - p. 3-11; Electric type waves in an interferometer based on a rotating coaxial line. // Antennas. Issue 10. - 2013. - p. 56-61] shows that when applying the multiwave method of measuring the frequency Ω parameters
Figure 00000009
or
Figure 00000010
must be large so that Δϕ or Δω are measurable quantities, which means that the implementation of the method is possible only in the optical wavelength range λ 0 , where the transverse electrical dimensions of the interferometer are large. This means that the geometrical transverse dimensions of the interferometer are not amenable to microminiaturization. The multimode method of measuring Ω is fundamentally approximate; the value of Ω is determined approximately by formulas (1) and (2). The direction of rotation is determined by the sign of the phases Δϕ.

Для того чтобы поперечные размеры интерферометра можно было минимизировать и увеличить точность измерений, предлагается использовать для измерения частоты его вращения одноволновый (одномодовый) способ измерения. Он состоит в следующем.In order to minimize the transverse dimensions of the interferometer and increase the accuracy of measurements, it is proposed to use a single-wave (single-mode) measurement method for measuring its rotation frequency. It consists of the following.

Решения ковариантных уравнений Максвелла при выполнении граничных условий (решения граничных задач) для моделей интерферометра на основе вращающейся регулярной по длине линии показывают, что составляющие векторов напряженностей ЭМ-поля в интерферометре зависят от продольной координаты z по закону

Figure 00000011
, где
Figure 00000012
- продольный коэффициент распространения ЭМ-волны,
Figure 00000013
, ωn=ω0+nΩ,
Figure 00000014
, ε, µ - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, заполняющего интерферометр,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
- корни дисперсионного (характеристического) уравнения для поля волн электрического (Enm-волн) или магнитного (Hnm-волн) типа, d - геометрический размер поперечного сечения интерферометра (например, для поперечного сечения в виде круга d=a, где а - радиус, для сечения в виде коаксиальной линии d - радиус внутреннего коаксиального проводника), индекс «э» или «м» обозначает параметр соответственно Enm-волн или Hnm-волн [Б.М. Петров. Электромагнитные волны и колебания во вращающихся волноводах и резонаторах. - Таганрог: Изд. Южного федерального университета. 2013. - 205 с.].Solutions of the covariant Maxwell equations when boundary conditions are fulfilled (solutions of boundary problems) for interferometer models based on a rotating line regular in length show that the components of the EM field strength vectors in the interferometer depend on the longitudinal coordinate z according to the law
Figure 00000011
where
Figure 00000012
is the longitudinal propagation coefficient of the EM wave,
Figure 00000013
, ω n = ω 0 + nΩ,
Figure 00000014
, ε, μ are the relative dielectric and magnetic permeabilities of the substance filling the interferometer,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
are the roots of the dispersion (characteristic) equation for the wave field of the electric (E nm waves) or magnetic (H nm waves) type, d is the geometric size of the cross section of the interferometer (for example, for the cross section in the form of a circle d = a, where a is radius, for the cross section in the form of a coaxial line d is the radius of the internal coaxial conductor), the index “e” or “m” denotes the parameter E nm- waves or H nm- waves, respectively [B.M. Petrov. Electromagnetic waves and vibrations in rotating waveguides and resonators. - Taganrog: Ed. Southern Federal University. 2013. - 205 p.].

Критическая частота (частота «отсечки»)

Figure 00000017
при вращении интерферометра наступает при
Figure 00000018
. ТогдаCritical frequency (cutoff frequency)
Figure 00000017
when the interferometer rotates, it occurs when
Figure 00000018
. Then

Figure 00000019
Figure 00000019

где

Figure 00000020
- критическая частота (частота «отсечки») покоящегося интерферометра.Where
Figure 00000020
- critical frequency (frequency of "cutoff") of the interferometer at rest.

При частоте ω0 источника ЭМ-поля, меньшей этой частоты, продольный коэффициент

Figure 00000021
становится чисто реактивным:
Figure 00000022
, где
Figure 00000023
При этом поперечные составляющие векторов ЭМ-поля сдвинуты по фазе на π/2, продольный вектор Пойнтинга становится чисто реактивным и, значит, переноса ЭМ-энергии вдоль интерферометра нет. Все составляющие векторов ЭМ-поля, если частота источника меньше критической частоты вращения, по амплитуде экспоненциально убывают по закону
Figure 00000024
при z увеличивающемся.When the frequency ω 0 of the source of the EM field is less than this frequency, the longitudinal coefficient
Figure 00000021
becomes purely reactive:
Figure 00000022
where
Figure 00000023
In this case, the transverse components of the EM field vectors are phase shifted by π / 2, the longitudinal Poynting vector becomes purely reactive and, therefore, there is no transfer of EM energy along the interferometer. All components of the EM field vectors, if the source frequency is less than the critical rotation frequency, in amplitude decrease exponentially according to the law
Figure 00000024
with z increasing.

При расчете интерферометра выбирается тип ЭМ-волны. Тогда n=N и m=M - фиксированы. Из выражения (4) следует, что парциальные гармоники, распространяющиеся в положительном направлении по азимутальной координате (при N>O), имеют меньшую критическую частоту вращенияWhen calculating the interferometer, the type of EM wave is selected. Then n = N and m = M are fixed. It follows from expression (4) that the partial harmonics propagating in the positive direction along the azimuthal coordinate (for N> O) have a lower critical rotation frequency

Figure 00000025
Figure 00000025

по сравнению с критической частотой вращенияcompared to critical speed

Figure 00000026
Figure 00000026

парциальных гармоник, распространяющихся в отрицательном направлении (N<O), т.е.partial harmonics propagating in the negative direction (N <O), i.e.

Figure 00000027
Figure 00000027

Частоту «отсечки» «покоящегося» интерферометра определяют при расчете интерферометра. Тогда, измеряя частоту «отсечки» при вращении, находят по (5) или (6) круговую частоту вращенияThe frequency of the "cutoff" of the "resting" interferometer is determined when calculating the interferometer. Then, measuring the frequency of the "cut-off" during rotation, find the circular frequency of rotation from (5) or (6)

Figure 00000028
Figure 00000028

илиor

Figure 00000029
Figure 00000029

Если измерены критические частоты вращения при «положительном» и «отрицательном» направлениях вращения, то круговую частоту вращения определяют из выраженияIf critical speeds are measured with "positive" and "negative" directions of rotation, then the circular speed is determined from the expression

Figure 00000030
Figure 00000030

Знак правой части в (10) определяет направление вращения.The sign of the right-hand side in (10) determines the direction of rotation.

Таким образом, строгие постановка и решения граничных задач о возможности распространения ЭМ-поля во вращающихся интерферометрах показывают, что каждой критической частоте (частоте «отсечки») «покоящегося» интерферометра во вращающемся интерферометре соответствует серия критических частот (частот «отсечки») вращения, определяемая разностью между критической частотой «покоящегося» интерферометра и частотой вращения, умноженной на номер парциальной (азимутальной) гармоники. Поэтому измерить частоту вращения можно как разность между критической частотой вращения и частотой «отсечки» покоящегося интерферометра, деленной на номер азимутальной гармоники.Thus, rigorous formulation and solution of boundary-value problems on the possibility of EM field propagation in rotating interferometers show that each critical frequency (“cutoff” frequency) of a “resting” interferometer in a rotating interferometer corresponds to a series of critical frequencies (“cutoff” frequencies) of rotation determined by the difference between the critical frequency of the “resting” interferometer and the frequency of rotation multiplied by the number of the partial (azimuthal) harmonic. Therefore, the rotational speed can be measured as the difference between the critical rotational speed and the “cut-off” frequency of the interferometer at rest divided by the azimuthal harmonic number.

Измерить критическую частоту вращения с высокой точностью можно в радиодиапазоне хорошо разработанными радиотехническими методами. Возможность применения ЭМ-поля частот радиодиапазона позволяет использовать для заполнения интерферометра магнитодиэлектрик с большими значениями относительных диэлектрической и магнитной проницаемостей. Это позволяет минимизировать поперечные геометрические размеры интерферометра, в то время как способ, основанный на «вихревом оптическом эффекте Саньяка», не позволяет применить магнитодиэлектрик для заполнения интерферометра и принимать меры для минимизации геометрических размеров интерферометра.It is possible to measure the critical rotational speed with high accuracy in the radio range by well-developed radio engineering methods. The possibility of using the EM field of the radio frequency frequencies makes it possible to use a magnetodielectric with large values of relative permittivity and magnetic permeability to fill the interferometer. This makes it possible to minimize the transverse geometric dimensions of the interferometer, while the method based on the "Sagnac vortex optical effect" does not allow the use of a magnetodielectric to fill the interferometer and take measures to minimize the geometric dimensions of the interferometer.

Заявляемый способ поясняется и следующим: предлагается измерять радиотехническим методом только частоту «отсечки» при вращении и по этой частоте определять частоту вращения, поэтому способ является прямым. По способу, основанному на «вихревом оптическом эффекте Саньяка», измеряют ширину интерференционной полосы Δϕ в оптическом диапазоне частот и по приближенной формуле (1) вычисляют частоту вращения

Figure 00000031
где величина S тоже определена приближенно, поэтому способ является косвенным.The inventive method is illustrated by the following: it is proposed to measure by radio engineering only the “cutoff” frequency during rotation and to determine the rotation frequency from this frequency, therefore, the method is direct. By the method based on the "Sagnac vortex optical effect", the interference bandwidth Δϕ is measured in the optical frequency range and the rotational speed is calculated by the approximate formula (1)
Figure 00000031
where the value of S is also determined approximately, so the method is indirect.

Задачей заявляемого способа измерения частоты вращения интерферометра является возможность миниатюризации поперечных геометрических размеров интерферометра с одновременным увеличением точности измерения частоты вращения за счет использования частот радиодиапазона, свойств ЭМ-поля внутри интерферометра и свойств заполняющего интерферометр магнитодиэлектрика.The objective of the proposed method for measuring the frequency of rotation of the interferometer is the possibility of miniaturization of the transverse geometric dimensions of the interferometer with a simultaneous increase in the accuracy of measuring the frequency of rotation through the use of radio frequency frequencies, the properties of the EM field inside the interferometer and the properties of the magnetodielectric filling the interferometer.

Для достижения технического результата в одноволновом способе измерения частоты вращения интерферометра частоту вращения интерферометра определяют как разность между критической частотой вращения интерферометра на выбранном типе ЭМ-волны (частотой отсечки при вращении) и критической частотой «покоящегося» интерферометра (частотой «отсечки» при «покое») на том же типе ЭМ-волны, деленную на постоянное число, определяемое выбранным при расчете интерферометра типом ЭМ-волны, а направление вращения определяют знаком этой разности.To achieve a technical result in a single-wavelength method for measuring the interferometer’s rotational speed, the interferometer’s rotational speed is defined as the difference between the critical rotational speed of the interferometer on the selected type of EM wave (cut-off frequency during rotation) and the critical frequency of the “resting” interferometer (cut-off frequency at “rest” ) on the same type of EM wave divided by a constant number determined by the type of EM wave selected when calculating the interferometer, and the direction of rotation is determined by the sign of this difference.

Работа заявляемого способа поясняется чертежом, гдеThe operation of the proposed method is illustrated in the drawing, where

1 - интерферометр (цилиндрической формы, длины l, заполнен магнитодиэлектриком),1 - interferometer (cylindrical, length l, filled with a magnetodielectric),

2 - источник ЭМ-поля (генератор энергии ЭМ-поля малой мощности) перестраиваемой частоты,2 - EM field source (low-power EM field energy generator) of tunable frequency,

3 - устройство индуктивной связи источника с интерферометром,3 - device inductive coupling of the source with the interferometer,

4 - устройство перестройки частоты источника,4 - device frequency tuning source

5 - измеритель малой мощности поглотительного типа,5 - meter low power absorption type,

6 - устройство индуктивной связи измерителя (5) с ЭМ-полем,6 - device inductive coupling of the meter (5) with an EM field,

7 - согласованная поглощающая нагрузка,7 - matched absorbing load,

8 - решающее устройство,8 - a decisive device,

9 - частотомер.9 - frequency counter.

В состоянии покоя интерферометра (1) генератор (2) настроен на частоту

Figure 00000032
, где сдвиг частоты
Figure 00000033
- частота «отсечки» покоя. Тогда продольный коэффициент распространения выбранного типа ENM-волны или HNM-волны
Figure 00000034
,In the idle state of the interferometer (1), the generator (2) is tuned to the frequency
Figure 00000032
where the frequency shift
Figure 00000033
- the frequency of "cutoff" of rest. Then the longitudinal propagation coefficient of the selected type is E NM waves or H NM waves
Figure 00000034
,

коэффициент фазы волны

Figure 00000035
, коэффициент затухания
Figure 00000036
. В (1) обеспечивается режим бегущей волны, на устройство связи (6) воздействует ЭМ-поле с активным вектором Пойнтинга, согласованная нагрузка (7) поглощает падающую волну. С измерителя мощности (5) поступает сигнал на устройство (8), перестраивающее с помощью (4) частоту генератора (2) так, что она становиться равной
Figure 00000037
. При этом
Figure 00000038
Figure 00000039
и режим бегущей волны в (1) разрушается, ЭМ-поле становится чисто реактивным, вектор Пойнтинга у устройства связи (6) становится чисто реактивным и по модулю его значение пропорционально
Figure 00000040
, измеритель мощности (5) посылает сигнал в (8) об отсутствии мощности, переносимой волной.wave phase coefficient
Figure 00000035
attenuation coefficient
Figure 00000036
. In (1), a traveling wave mode is provided, an EM field with an active Poynting vector acts on the communication device (6), the matched load (7) absorbs the incident wave. A signal is sent from the power meter (5) to the device (8), which tunes the frequency of the generator (2) using (4) so that it becomes equal
Figure 00000037
. Wherein
Figure 00000038
Figure 00000039
and the traveling wave regime in (1) is destroyed, the EM field becomes purely reactive, the Poynting vector of the communication device (6) becomes purely reactive, and its value is proportional in magnitude
Figure 00000040
, the power meter (5) sends a signal to (8) that there is no power carried by the wave.

При вращении интерферометра Ω≠0 и в нем устанавливается режим бегущей волны, так как

Figure 00000041
становится больше
Figure 00000042
, коэффициент фазы
Figure 00000043
. О появлении мощности из (5) поступает сигнал на решающее устройство (8), которое дает «указание» устройству (4) уменьшить частоту генератора (2) на 2ΔωГ, частота которого становится равнойWhen the interferometer rotates, Ω ≠ 0 and the traveling wave regime is established in it, since
Figure 00000041
getting bigger
Figure 00000042
phase coefficient
Figure 00000043
. The occurrence of power from (5) receives a signal to the decisive device (8), which gives an “instruction” to the device (4) to reduce the frequency of the generator (2) by 2Δω G , whose frequency becomes

Figure 00000044
Figure 00000044

Тогда

Figure 00000045
. Устройство (8) с помощью устройства перестройки частоты генератора (4) изменяет значение ΔωГ так, что ΔωГ=NΩ, при этом разрушается режим бегущей волны в (1), мощность не поступает в измеритель мощности (5), о чем подается сигнал на (8). Решающее устройство (8) запоминает частоту ΔωГ, вычисляет значение частоты
Figure 00000046
и выдает в (9). При выборе волны H1M или E1N измеряется частота вращения Ω=ΔωГ.Then
Figure 00000045
. The device (8) using the generator frequency tuning device (4) changes the value of Δω G so that Δω G = NΩ, while the traveling wave mode in (1) is destroyed, the power does not enter the power meter (5), about which a signal on (8). The solving device (8) remembers the frequency Δω G , calculates the frequency value
Figure 00000046
and gives in (9). When choosing a wave H 1M or E 1N , the rotation frequency Ω = Δω G is measured.

Возможны другие функциональные схемы определения частоты вращения.Other functional circuits for determining the speed are possible.

Claims (1)

Одноволновый способ измерения частоты вращения интерферометра, отличающийся тем, что частоту вращения определяют как разность между критической частотой вращения интерферометра на выбранном типе электромагнитной волны (частотой «отсечки» при вращении) и критической частотой «покоящегося» интерферометра (частотой «отсечки» при «покое») на том же типе электромагнитной волны, деленную на постоянное число, определяемое выбранным при расчете интерферометра типом электромагнитной волны, а направление вращения определяют знаком этой разности. A single-wave method for measuring the rotation speed of an interferometer, characterized in that the rotation frequency is defined as the difference between the critical rotation speed of the interferometer on the selected type of electromagnetic wave (the "cutoff" frequency during rotation) and the critical frequency of the "resting" interferometer (the "cutoff" frequency during "rest" ) on the same type of electromagnetic wave, divided by a constant number, determined by the type of electromagnetic wave selected when calculating the interferometer, and the direction of rotation is determined by the sign of this time nosti.
RU2014108145/28A 2014-03-03 2014-03-03 Single-wave method of measurement of interferometer rpm RU2554316C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014108145/28A RU2554316C1 (en) 2014-03-03 2014-03-03 Single-wave method of measurement of interferometer rpm

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014108145/28A RU2554316C1 (en) 2014-03-03 2014-03-03 Single-wave method of measurement of interferometer rpm

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2554316C1 true RU2554316C1 (en) 2015-06-27

Family

ID=53498432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014108145/28A RU2554316C1 (en) 2014-03-03 2014-03-03 Single-wave method of measurement of interferometer rpm

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2554316C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991003703A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Interferometer utilizing superfluorescent optical source
US6256101B1 (en) * 1999-10-21 2001-07-03 L-3 Communications Corporation Open loop fiber optic gyroscope for measuring ultra-high rates of rotation
RU81317U1 (en) * 2008-10-13 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" DEVICE FOR MEASURING ANGULAR SPEEDS OF ROTATION
RU2392625C1 (en) * 2009-05-18 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Angular velocity measurement method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991003703A1 (en) * 1989-08-31 1991-03-21 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Interferometer utilizing superfluorescent optical source
US6256101B1 (en) * 1999-10-21 2001-07-03 L-3 Communications Corporation Open loop fiber optic gyroscope for measuring ultra-high rates of rotation
RU81317U1 (en) * 2008-10-13 2009-03-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики" DEVICE FOR MEASURING ANGULAR SPEEDS OF ROTATION
RU2392625C1 (en) * 2009-05-18 2010-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) Angular velocity measurement method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gangaraj et al. Berry phase, Berry connection, and Chern number for a continuum bianisotropic material from a classical electromagnetics perspective
Il'in et al. Theory of symmetrical two-frequency signals and key aspects of its application
EP2293014B1 (en) Resonator optical gyroscope having input beam modulation optimized for high sensitivity and low bias
CN101713701B (en) Heterodyne technology based device and method for testing half-wave voltage of phase modulator
US7941020B2 (en) Photonic crystal resonator, a coupled cavity waveguide, and a gyroscope
CN103884327B (en) A kind of angular rate measurement method of optically-based echo wall type cavity modes splitting
Zheng et al. Influences of optical-spectrum errors on excess relative intensity noise in a fiber-optic gyroscope
RU2554316C1 (en) Single-wave method of measurement of interferometer rpm
CN104406685B (en) Laser beam M based on transmission-type liquid crystal spatial light modulator2Factor measurement method
Menéndez Fiber-optic ring resonator interferometer
Benser et al. Development and evaluation of a navigation grade resonator fiber optic gyroscope
RU2562149C2 (en) Resonant measuring method of rotation frequency of object and device implementing this method
CN1382958A (en) Beat frequency detection method for travelling-wave annular resonance cavity of non-mechanical gyro
US20120013908A1 (en) System and method for a virtual reference interferometer
Sfarti Tests for Light Speed Isotropy: Experimental Methods for Constraining the Mansouri-Sexl Parameter α by Using Ring Laser Gyroscopes
Kukharchik et al. Diffraction of hybrid modes in a cylindrical cavity resonator by a transverse circular slot with a plane anisotropic dielectric layer
Morozov et al. Instantaneous frequency measurements of microwave signal with serial amplitude-phase modulation conversion of optical carrier
Carroll et al. Backscatter and the resonant fiber-optic gyro scale factor
RU2547888C1 (en) Method of angular speed determination
RU2783470C1 (en) Fibre-optic gyroscope
Sanghadasa et al. Backscatter compensation in IFOG based inertial measurement units with polymer phase modulators
Kuai et al. Reduction of Rayleigh backscattering noise by carrier suppression in resonator integrated optic gyroscopes
Petrov et al. Neumann Boundary Problem for a Rotating Spherical Cavity
Petrov et al. Excitation of a rotaitng metal wall dielectric resonator and its rotation rate measurement
Zhang et al. Microwave photonic approach to spatial distance measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170304