Українські рефератиучбові матеріали на українській мові

RefBaza.com.ua пропонує студентам та абітурієнтам найбільшу базу з рефератів! Також ви можете ділитися своїми рефератами для поповнення бази.

Волоконно-оптические гіроскопи

Реферат: Волоконно-оптические гіроскопи

Оглавление

Оглавление

Запровадження

Принцип дії оптичного гироскопа

Структурні схеми оптичних гіроскопів

Кольцевой лазерний гіроскоп

Волоконно-оптические гіроскопи .

Оптический гіроскоп з кільцевим резонатором пасивного типу

Методи підвищення чутливості

Шумовые чинники, методи їхньої організації усунення .

Основні оптичні системи із підвищеною стабільністю

Чинники, обмежують розрізнювальну здатність

Характеристики та їх поліпшення

Система з фазової модуляцією .

Системи зі зміною частоти

Система зі світловим гетеродинированием .

Укладання

Список літератури .

Запровадження

Гироскоп виконує функції детектора кутовий швидкістю инерциальном просторі і справедливо може називатися абсолютним тахометром, будучи структурним елементом инерциальной навігаційної системи, обробній інформацію про місцезнаходження літаки чи судна з метою виведення його за курс. До складу цією системою зазвичай входить три гироскопа — для виміру швидкості обертання навколо трьох ортогональних осей, три акселерометра — визначення швидкості і відстані та енергійному напрямку трьох осей з комп'ютером — в обробці вихідних сигналів цих приладів. До літаковим гироскопам пред'являються дуже високі вимоги: що дозволяє спроможність населення і дрейф нуля 0,01°/ч, динамічний діапазон 6 порядків, висока стабільність (10-5) масштабного коэффи циента перетворення кута повороту в вихідний сигнал. До цього часу застосовувалися переважно механічні гіроскопи, рабо які тануть з урахуванням ефекту утримання осі обертання тіла щодо одного напрямі инерциального простору (закон збереження моменту кількості руху). Це дорогі прилади, оскільки визначена висока точність форми тіла обертання і мінімальну можливе тертя підшипників. На відміну від механічних оптичні гіроскопи, наприклад, волоконно-оптичні, створені з урахуванням ефекту Саньяка, мають структуру статичного типу, що має поруч до стоинств, основні у тому числі: відсутність рухливих деталей і, отже, опірність прискоренню; простота конструкції; короткий час запуску; висока чутливість; висока лінійність характеристик; низька споживана потужність; висока надійність.

З іншого боку, можливо зниження вартості волоконно-оптичних гіроскопів з допомогою впровадження оптичних інтегральних схем. Поруч із використанням в літаках і судах очікується принаймні прогресу у техніці гіроскопів застосування в автомобілях, роботів тощо. буд.

Принцип дії оптичного гироскопа

Принцип дії оптичного гироскопа грунтується на ефект Саньяка. По кругового оптичного шляху, як показано на рис. 1, завдяки расщепителю променя світло поширюється у двох протилежних напрямах. Якщо за цьому система перебуває у спокої щодо инерциального простору, обидва світлових променя поширюються зустрічно по оптичного шляху однаковою довжини. Тому, за додаванні променів в расщепителе після завершення шляху немає фазового зсуву. Проте, коли оптична система обертається в инерциальном просторі з кутовий швидкістю W, між світловими хвилями виникає різницю фаз. Це і називається ефектом Саньяка.

Мал.1. Принцип виникнення ефекту Саньяка

Нехай коефіцієнт заломлення на оптичному шляху n=1. При радіусі оптичного шляху a час досягнення расщепителя променів світлом, які йшли по годинниковий стрілці, виражається як

(1)

Рис.2. Ефект Саньяка при оптичному шляху довільній форми

у напрямі —

(2)

де з — швидкість світла.

З формул (1) і (2) різницю часу поширення двох світлових хвиль з урахуванням c>>aW

(3)

Це означає, що виникає різницю довжини оптичних шляхів

(4)

чи, інакше кажучи, різницю фаз

(5)

Тут P.S — площа, облямована оптичним шляхом; k — хвилеве число.

Формула (5) випливає з формули (3) при допущенні, що n=1 і оптичний шлях має кругову форму, але можна довести, що формула (5) є основним для ефекту Саньяка. Вона залежить від форми оптичного шляху, становища центру обертання і коефіцієнта заломлення.

Рис.3. Структурні схеми гіроскопів на ефект Саньяка

wr і wl - частота генерації світла з правим і лівих обертанням; t - час, необхідне однократного проходження світлом кільцевого оптичного шляху; wFSR - повний спектральний діапазон

Структурні схеми оптичних гіроскопів

На рис. 3 наведено загальні схеми систем, розроблених підвищення точності вимірів. Кольцевой лазерний гіроскоп (рис. 3, а) вирізняється високою частотою світловий хвилі — за кілька сотень терагерц. Волоконно-оптический гіроскоп на рис. 3, б має високий чутливість, завдяки використанню довгого одномодового оптичного волокна з низькими втратами. У оптичному гироскопе пасивного типу з кільцевим резонатором (рис. 3, в) використовується гостра резонансна характеристика резонатора.

Кольцевой лазерний гіроскоп.

Кольцевой лазерний гіроскоп виготовляється подібно газовому лазеру: в кварцовому блоці шляхом розплавлювання створюється порожнину (канал) у вигляді трикутника і заповнюється сумішшю гелію і неону. Довжина хвилі генерованого лазером випромінювання 632,8 нм. Зазвичай частота генерації змінюється залежно від довжини лазерного резонатора. І в разі частоти двох генерируемых світлових хвиль, поширених в протилежних напрямах по трикутникове оптичного шляху (рис. 3, а), неоднакові через різниці оптичної довжини DL [див. формулу (4)]. Тому можна використовуватиме вимірів частоту биттів обох генерируемых світлових хвиль, саме

(6)

Тут L — загальна довжина оптичного шляху до кільцевому резонаторе; l — довжина хвилі генерації може спокою.

Інакше висловлюючись, вимірявши Df, можна визначити кутову швидкість щодо инерциального простору. Оскільки частота світла становить кілька сотень терагерц, навіть незначні зміни дозволяють виміряти різницю частот. Якщо вихідним сигналом служить частота, пропорційна кутовий швидкості, то підрахунком вихідних хвиль можна визначити прирощення кута повороту у цифровій формі, що забезпечує високу точність інформації, поданого в навігаційне обчислювальне пристрій. Вимірювання частоти можливе широкому динамічному діапазоні, отже, та динамічний діапазон кільцевого лазерного гироскопа цілком можливо розширити і зробити достатнім для инерциальной навігаційної системи. У цьому вся велика перевага даних гіроскопів.

Дослідження кільцевих лазерних гіроскопів почалося 60-ті роки. На цей час досягнуто що дозволяє спроможність населення і стабільність нульової точки приблизно 0,001°/ч. Останнім часом кільцеві лазерні гіроскопи застосовують у инерциальной системі відліку у літаках «Боїнг» 757/767, а й у аэробусах А310. У Японії опубліковані повідомлення про вимірі ними кутовий швидкості 0,01°/ч.

Отже, кільцевої лазерний гіроскоп досяг вже стадії практичного застосування, але, тим щонайменше, залишається низка невирішених проблем:

1. Нелинейность вихідного сигналу при малої кутовий швидкості (вплив синхронизма).


Схожі реферати

Статистика

[1] 2 3 4 5