Характеристики спектрального шума

Другие факторы также могут иметь критическое значение для пользователей. К ним относятся характеристики спектрального шума. В идеале датчик вращения не должен иметь шумовых выбросов на какой-либо определенной частоте. Это особенно важно при разработке систем управления. Многие механические датчики вращения имеют высокий уровень шума на характерных частотах, обусловленные их механическим движением. Динамический диапазон — это разница между максимальной и минимальной скоростями, которые могут быть измерены. Время включения критично при многих полетах, которые могут завершиться прежде, чем включится датчик вращения. Такая проблема часто возникает в связи с механическими гироскопами, которым требуется некоторое время, чтобы «раскрутиться». Требуемые значения всех этих параметров определяются пользователем системы, решающим, какие именно величины параметров необходимы для конкретных приложений. Характерный список типичных требований к характеристикам представлен в Три характеристики являются ключевыми — стоимость, размер и срок службы. От всех трех зависит, реализуемо ли конкретное приложение. Срок службы часто определяют как срок хранения, когда устройство просто хранится и не функционирует, плюс эксплуатационный ресурс.

Все оптические датчики вращения, разработанные в настоящее время для систем наведения и управления, основаны на эффекте Саньяка, применяемом для измерения скорости вращения. Представлен основной принцип эффекта Саньяка, возникающего, когда показатель преломления оптической среды равен 1. Лучи света по часовой (CW) и против часовой (CCW) стрелки распространяются в противоположных направлениях по кольцу радиуса Д. Если кольцо вращается со скоростью по направлению часовой стрелки и интервал времени для прохождения света по кольцу определяет —

image87

Часовой стрелки, проходит путь 2,kR — QRAt. Полная разность между оптическими путями распространяющихся навстречу один другому лучей света, обусловленная вращением, равна 2VtRL/c. Чтобы сконструировать эффективный оптический датчик вращения, основанный на эффекте Саньяка, следует понять, что для получения высокой точности необходимо не только точно измерить разность световых путей, обусловленную вращением, но в тоже время гарантировать, что вращение — это единственный внешний параметр, влияющий на измерения.

См. также:  Сложные схемы смещения

При построении оптических датчиков вращения используются три основных метода: оптические резонаторы, интерферометры с разомкнутой петлей обратной связи и интерферометры с замкнутой петлей обратной связи. В нескольких следующих абзацах в общих чертах рассматриваются некоторые характеристики этих подходов. Более подробное описание будет приведено в последующих разделах.