Интерферометры Саньяка

Краткий обзор оптических датчиков вращения и эффекта Саньяка.

Оптические датчики вращения стали, причиной существенного прогресса, заменяя общепринятые механические датчики вращения, основанные на принципе инерции вращающихся масс. В инерциальных системах наведения традиционно используются два основных класса существующих датчиков вращения: скоростной прецессионный гироскоп, скорость вращения которого пропорциональна выходному сигналу (напряжению или частоте); и скоростной интегрирующий гироскоп, выход которого определяется углом поворота. Оба этих выхода связаны коэффициентом пропорциональности К, который называют масштабным коэффициентом. Качество датчика вращения определяется несколькими параметрами. К наиболее важным параметрам смещения относятся постоянное смещение, дрейф смещения и чувствительность, или порог. Постоянное смещение определяется как выходной сигнал датчика вращения при нулевой скорости на входе. Если этот параметр смещения в действительности постоянен, постоянное смещение для датчика вращения можно откалибровать без снижения производительности прибора. На практике может оказаться, что это достаточно сложно осуществить для смещений большой величины, а также в том случае, когда фиксированное смещение существенно изменяется от прибора к прибору. Более серьезную систематическую ошибку вносит дрейф смещения. В этом случае выходной сигнал датчика вращения случайным образом изменяется со временем. Подобные проявления часто связаны с параметрами внешней среды, такими как температура и давление, но могут также быть обусловлены старением или другими изменениями в самом датчике вращения.

Чувствительность, или порог, — это еще одна составляющая смещения. Она измеряется как минимальная скорость вращения для данного времени интегрирования. Отметим, что чем больше время интегрирования, тем выше чувствительность. Здесь важен компромиссный подход, поскольку допустимое время интегрирования сильно зависит от приложения. Например, для транспортного самолета, выполняющего медленные повороты, может быть приемлема полоса пропускания шириной 1 Гц или время интегрирования 1 с, в то время как в другом приложении для быстро колеблющейся платформы может потребоваться полоса пропускания шириной 100 Гц или время интегрирования 0,01 с. Значимость ошибки масштабного коэффициента опять же зависит от приложения. Если в приложении предусмотрены только очень медленные повороты, требования к масштабному коэффициенту могут быть более мягкими, чем в приложении с быстрыми поворотами, при прочих равных условиях. Как правило, эти ошибки приводят к неидеальной линейности и гистерезису.

См. также:  Излучение гелий-неонового лазера