SU1111555A1 - Гетеродинный волоконный гирометр - Google Patents

Abstract

ГЕТЕРОДИННЫЙ ВОЛОКОННЫЙ ГИРОМЕТР , содержащий источник света, коль ,ценой волоконный контур, фотоприеннйк , вспомогательный радиочастотный генератор, фазометр и оптический делитель , о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности определени  угловой скорости и упрощени  конструкции, в него введены светог водн1 й фазовый модул тор и электрическййгфильтр ,при этом первый вход вспомогательного радиочастотного генератора подключен,к световоДному фазовому модул тору , второй вход - к первому .} входу фазометра, а выход фотоприемни- ка через электрический фильтр подклю . чен к второму входу фазометра.

Description

Изобретение относитс  к области измерительной техники, аконкретно к измерител м угловой скорости.

Большинство современных волоконных гирометров вьтолн ютс  либо по гомодинной схеме, либо по схеме с компенсацией набега фазы вследствие эффекта Сань ка путем изменени  частоты одного из встречньк . Приборы первого типа не имеют непосредственного цИ ового выхода и обладают ограниченной точностью. Приборы Второго типа требуют плавной перестройки частотм в довольно широком диапазоне.

От этих недостатков свободны приборы гетеродинного тИпа, у которых частоты встречных волн посто нны и разш1чны, а сдвиг фаз измер етс  «а разностной частоте.;

Известно устройство, которое содержит лазер, несколько оптических делителей, кольцевой волоконный контур , два вспомогательных генератора, подключенных к двум акусто-оптичес-

КИМ  чейкам, два фотоприемника и фа-, зовый детектор . i

Сдвиг частоты на U5, и QJJ выполн .етс  с помощью акусто-оптических .  чеек, работающих в диапазоне дес тков мГц. С помощью,оптических делителей лучи, выход поне из торцов волокна , обедин ютс  на плоскост х фотоприемников, Выходные сигналы , приемников Имеют одну частоту, равную (U4 - Qi , и сдвинуты по фазе на ве- : личИ1гу cpg (эффект Сань ка). Поскольку акусто-оптические  чейки используютс  в обоИх канаЛг х, то схема прибора получаетс  сложной. В этом недостаток устройства.

Наиболее близким техническим реше-..  ием к изобретению  вл етс  гетеродинный волоконный гирометр, КОТО1МЙЙ содержит истопник света, кольцевой волоконный контур, фотоприемник, вспомогательный р адиочастотный гене- j ратор, фазометр и оптический делитель . . : - Недостаток прибора состоит В его сложности, котора  объ сн етс  необходимостью двухступенчатого преобразо вани  частоты. Это вызвано тем, что акусто-оптические  чейки работают на частотах не ниже дес тков мГц, в то врем  как дл  работы фазометра желательно иметь разность частот сигналов пор дка дес тков Гц. Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  угловой скорости и упрощени  конструкции. Цель достигаетс  тем, что в гетеродин1шй волоконньц гирометр, содержащий источник света, кольцевой волоконный KOHTypj фотоприемник, вспомогательиьп радиочастотн 1Ш генератор, фазометр и оптический делитель, введены ев етоводный фазовый модул тор и электрический фильтр, при этом первый вход вспомогательного радиочастот ного генератора подключен к световодному фазовому модул тору, второй вход- к первому входу фазометра, а Еыход фотоприемника через электрический фильтр подключен к второму входу фазометра. Па фиг. 1 изображена схема предла:Гаемого гирометра; на фиг. 2 - эпюры напр жений. . , i Гирометр содержит источник 1 света частоты СОд , оптический делитель 2 (воЛноводньш ответвитель), волоконный контур 3, волоконный модул тор 4, вспомогательны генератор 5 колебаний специальной формы частоты СО и 2СО, фотоприемник 6, электрический фильтр 7, настроенный на частоту 2GD фазометр 8. Источник 1 через делитель 2 подклю ен к одному из входов контура 3, вблизи одного из концов которого включен невзаимный модул тор А. К электрическому входу модул тора подключен выход генератора 5, с которог , снимаетс  шшообразное напр жение частоты С0 . Другой его выход подключен к первому входу фазометра 8.Вход фотоприемника 6 подклю шн к выходу делител  2 и через электрический фильтр 7 подключен к второму входу фазометра. В., Работа гирометра основана на том, что при подапе на невзаимный элемент пилообразного напр жени  фаза измец етс  по линейному закону, но с разными знаками дл  встречных волн.Это вызывает сдвиг частот встречных лу5 ..4, чей и в спектре их есть с;оставл ющие с частотами Ci)(,iC)D,COot2cO и т.д. Однако , если линейный сдвиг фазы за период пилообразного напр жени  Т 1/СО составл ет 2 И рад, то частотный сдвиг будет точно равен +6Э. Работает гирометр следующим образом . Оптический сигнал частоты СОд от.источника 1 .через делитель 2 попадает в торцы Волоконного контура 3. Обход  контур во встречных направлени х , оба луча приобретают посто нный фазовый сдвиг +tp вследствие эффекта Сан1з ка. От генератора 5 на модул тор 4 поступает пилообразное напр жение частоты СД . Вследствие этого частоты встречных лучей приобретают сдвиг + СО и полые их фазына плоскости фотоприемника составл ют : 2(000-ь(О)t+Чс (Wo-foyt.-q, где t - текущее врем . В результате интерференции на выходе фотоприемника 6 выдел етс  cvyrнал с полной фазой - - у 4 и Cot + 2 Cpg, который подаетс  на вход фазометра 8 через фильтр 7, настроенный на частоту 2СО. На дру-. гой вход фазометра от генератора 5 . подаетс  опорный сигнал с полной фазой {}(, AiiCOt. Фазометр вьщает сигнал , пропорциональный разности фаз - Щ,, гдеС()с -д-;- бЗо , Q. - измер ема  углова  скорость;. ( . S - площадь волоконного контура. НевзаимНый элемент может выполн тьс  на основе эффекта Фараде  и уже известна его конструкци , удобно соедин ема  с оптическим волокном. Частоту СО удобно выбирать в пределах дес тков и сотен Гц, что облегчает ее выделение фильтром Однако, кроме невзаимного прибора, можно использовать и обычный пьезоэлектрический фазовый модул тор, работающий на эффекте фотоупругости и эЛфекте раст жени  волокна. При этом фаза должна измен тьс  по закону (t) , где С. - посто нньш коэффициент. Тогда частота измен ет-АФ с  во времени линейно СО т 2 . Поскольку модул тор установлен у одного конца волокна,то разность час- , тот встречных волн на плоскости, фото-; приемника составит Ci) 2 Cotp, где tp Iti/C - .врем  распространени  луwa Е световоде длиной 1 и с коэффициентом преломлени  п. Таким образом , подава  на обычный фазовый врло конный модул тор напр жение, измен ющеес  по квадратичному закону (фиг,2) можно получить такой же эффект, как и на невзаимном модул торе при использовании пилообразного напр жени ,.

фаг. 2 ; Предлагаемый прибор значительно |проще прототипа и может быть реализо|ван в интегрально оптическом исполнении . Поэтому его целесообразно испол ьзовать дл  измерени  угловых скоростей там, где необходимы малые габариты прибора. Предлагаемьп прибор обладает также более высокой точностью, поскольку при исключении одного из генераторов и фотоприемника ошибки измерени , св занные с их шумами также нсключаютс ., i

Claims (2)

1. ГЕТЕРОДИННЫЙ ВОЛОКОННЫЙ ГИРОМЕТР, содержащий источник света, коль.цевой волоконный контур, фотоприемник, вспомогательный радиочастотный
2. 2 ’ генератор, фазометр И оптический делитель, о тличающий с я - тем, что, с целью повышения точности определения угловой скорости и упрощения конструкции, в него введены световодный фазовый модулятор и электрический фильтр , при этом первый вход вспомогательного радиочастотного генератора подключен,к световодному фазовому модулятору, второй вход - к первому и входу фазометра, а выход фотоприемника через электрический фильтр подключен к второму входу фазометра.

   \