SU1044171A2 - Устройство дл измерени угловой скорости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано , дл  измерени  угловой скорости .

Известно устройство дл  измерени  угловой скорости по  1вт.св.И° S03658i содержащее источник когерентного оптического излучени , волоконный светодиод, свернутый в многовитковое; кольцо, устройство ввода и вывода оптического излучени , фазовый модул тор , фотоприемник, при этом фазовый модул тор расположен на умает- ке светодиода, наход щемс  на рассто нии меньшем половины от одного из его входов, при этом частота фазовой модул ции определ етс  ус2G

где С - сколовием W

-- arcsin.

рость света, N - показатель преломлени  волоконного световода. Волоконный фазовый, модул тор представл ет собой обычно пьезокерамическую

(Л G

пластинку,к которой приклеиваетс  или прижимаетс  волоконный световод. При подаче переменного электрического напр жени  на пьезокерамическую пластинку последн   наминает колебатьс  в такт изменени м напр жени  на ней и создавать продольные

или поперечные механические напр 4 жени  в волоконном световоде, что приводит к фазовой модул ции света, проход щего по волоконному световоду . При работе фазового модул тора в волоконном световоде возникают акустические возмущени , которые рапростран ютс  ; от модул тора по волоконному световоду. Рли ниераспростран ющихс  по волоконному световоЮ ду упругих возмущений на волоконный световод таково, что оптический путь лучей, распростран ющихс  в том же направлейии, что и направление движени  упругих возмущений, отличаетс  от оптического пути встречного луча. Это приводит к снижению томности устройства. Цель изобретени  - повышение точ ности устройства при больших скорост х и расширение динамического диа пазона измер емых угловых скоростей Цель достигаетс  тем, что предлагаемое устройство снабжено импуль ным блоком управлени , первый модулирукэдий выход которого подключен к источнику когерентного излучени , второй модулирующий выхол - к фазовому модул тору, а выход коммутации - к фотоприемнику. На фиг.1 представлена схема устройства J на фиГо2-10 - временные и фазовые диа граммы, по сн ющие работу устройства. Устройство содержит источник оптического излучени  1, оптически согласованного с волоконным световодом 2 черед устройство 3 ввода-вывода излучени  в светодиод (из светодиода ) , прдставл кицего собой делительную пластинку. На выходе световода 2 установлен фотоприемник k, Устройство также содержит фазовый модул тор 5 и импульсный блок 6 управлени , пер&ый основной модулирующий выход которого подключен к источнику 1 оптического излучени , второй дополнительный мод лируипчий выход - к фазовому модул тору 5, а выход коммутации - к фотоприемнику t. Устройство дл  измерени  угловой скорости работает следующим образом Последовательность импульсов от источника оптического излучени  Т, мо дулированного с помощью импульсного блока 6 управлени  (фиг.2) поступает на устройство ввода и вывода оптического излучени  , с помощью которого делитс  на два луча равной интенсивности и направл етс  на торцы волоконного световода 2, так что в световоде 2 распростран ютс  две волны навстречу друг другу При этом часть излучени  источника оптического излучени  отражаетс  от торцов волскна 2 и попадает на фотоприемник k, который в этот момент заперт, так как отсутствуют отпирающие его импульсы (фиг.З), и таким образом исключаетс  вли ние о раженного лазерного излучени  на точность измерени  угловых скоросте Выход щее из концов световода излучение через врем  запаздывани  t (фиг.) , равное времени прохождени  света по волокну 2, снова попадает на устройство 3 ввода-вывода излучени  и направл етс  им на фотоприемник, который открываетс  импульсами (фиг.З), поступающими с импульсного блока 6 управлени . В фотоприемнике по вл етс  импульсный сигнал длительностью (фиг.4), соответствующей длительности импульсов оптического источника излучени  (фиг.2)..интенсивность которых  вл етс  функцией измер емой угловой скорости. Длительность периода следовани  импульсов t определ етс  временем распространени  света по волокну & , длительностью импульса оптического источника излучени  c,(j и выбираетс  несколько большим их суммы ). в течение времени Т (фиг.) в интервале времени to - t, (фиг.2) осуществл етс  амплитудна  индикаци  угловой скорости. Сигнал амплитудной индикации в фотоприемнике 4 усиливаетс , фильтруетс , детектируетс  и поступает на регистрацию. В момент времени t (фиго2) импульсный блок 6 управлени  включает фазовый модул тор 5. Модул ци  осуществл етс  в течение: времени Т (фиг,5) 6 иктервале времен ; t - tj (фиг.2)„ Импульсный режим индикации осуществл етс , как и при отсутствии фазовой модул ции, подачей отпирающих импульсов () с импульсного блока 6 управлени . Импульсы сигнала в этом случае прсмодулированы с частотой фазовой модул ции (фиг. 7), и npi детектировании пол рность сигнала на выходе детектора будет зависеть от направлени  измер емой угловой скоростио На диаграмме (фиг.8) приведена зависимость изменени  выходного сигнала от угловой скорости при индикации ее по изменению амплитуды импульсов На диаграмме (фиг,9) приведена та же зависимость при индикации ее по изменению амплитуды и пол рности модулирующего импульса сигнала частоты фазовой модул ции При линейно возрастающей скорости Q,(t) (фиг.10) зависимости на фиг.8 и 9  вл ютс  соответственно косинусоидой и синусоидой. Таким 1 образом, данное устройство позвол ет определ ть значение угловой скорости в период времени Т (фиг.f) когда не работает фазовый модул тор и не вноситс  погрешностей в это определение, и в другой период времени Т2 (фиг.5), когда работает фазо вый модул тор. Следующий цикл измерений начинаетс  с задержкой Та . Пауза выбрана из условий эффективного затухани  ме ханических возмущений, распростран ющихс  по волокну qpM работе фазового модул тора. Например, при длине волокна L 1000 м импульсы имеют следующие параметры: 3,33х к10-/сек,&, 10-10 сек. t « 5х П О с, Т, Т 1 -г 1 Z, } 5 Изменение угловой скорости происхо дит в двух различных режимах: 1) режим с фазовой модул цией обеспечивает высокую точность при малых скорост х вращени  j 2) режим импульсной амплитудной модул ции - при более высоких скорост х. Одновременно использование двух таких режимов поз вол ет обеспечить увеличение динамического диапазона в сторону больших угловых скоростей с сохранением чувствительности „ При работе фазового модул тора максимальна  чувствитель1 . / ность достигаетс  при малых скорост х вращени , когда сдвиг фазы в предложенном устройстве составл ет величину не более дес тков градусов. При сдвиге фазы (+U/2)n (п --целое число) чувствительность минимальна, а при индикации сигнала по изменению амплитуды импульсов максимальна  чувствительность достигаетс  как раз тогда, сдвиг фазы в устройстве равен (и/2)п При измерении сигнала в широком динамическом диапазоне изменени  скоростей он мен етс  по синусоиде в первом случае (фазова  модул ци ) и по косинусоиде во втором случае (амплитудно-импульсна  модул ци ), Средн   точность остаетс  одинаковой в широком диапазоне скоростей и близка к максимальной, так как в област х А и В (эпюры фиг„8 и 9) достигаетс  наибольша  крутизна изменени  синусоиды и косинусоиды, что позвол ет расширить динамический диапазон на несколько пор дков. Из эпюр фиг.ВиЭ видно также, что с увеличением скорости чувствительности в област х А и В остаютс  одинаковыми ввиду периодичности функций (синусоиды и косинусоиды ). Оценочное значение чувствительности устройства: за короткий период времени -10 угл.град/с, за длительный период - 10 угл.град/ч.

I

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ по авт.св.803658/ отличающееся тем, что, с целью повышения его точности при больших скоростях и расширения динамическогс диапазона измеряемых угловых скоростей, оно снабжено импульсным блоком управления, первый модулирующий выход которого подключен к источнику когерентного оптического излучения, второй модулирующий выход - к фазовому модулятору, а выход коммутации - к фотоприемнику.