Чувствительность волоконно-оптического гироскопа

В приложениях, требующих высокой производительности и широкого динамического диапазона, таких как ракеты и самолеты, можно использовать подход с замкнутой обратной связью. При этом в систему вводится невзаимный фазовый сдвиг, который используется для обнуления фазовых сдвигов, вызываемых вращением. Блок-схема волоконно-оптического гироскопа с замкнутой обратной связью с обнулением фазы приведена на рисунке.

Основное различие между оптическими структурами с разомкнутой и замкнутой обратной связью состоит в том, что через механизм сдвига частоты вводится разность частот F между распространяющимися в противоположных направлениях пучками в волоконной катушке. Два пучка достигают детектора с одинаковой частотой. Смещение полос, вызванное разностью частот между двумя лучами в волоконной катушке, равно

image99

Чувствительность волоконно-оптического гироскопа зависит от длины волокна, использованного для заданной замкнутой области. Следовательно, можно предположить, что большая длина волокна приведет к повышению чувствительности. Можно ожидать, что с появлением волокон с низкими потерями и высококачественных источников света чувствительность этих устройств будет улучшаться. Сделанные ранее вычисления показали, что чувствительность волоконно-оптического гироскопа может быть сравнима или даже превышать ту, которая достижима при существующей технологии кольцевых лазерных гироскопов. С развитием прогресса эти предсказания могут быть подтверждены современными экспериментами. Чувствительность кольцевого лазерного гироскопа ограничена главным образом необходимостью функционирования при низких уровнях усиления, чтобы избежать эффектов нелинейности, и это приводит к зависимости чувствительности от единственного прохода по генерирующему резонатору.

Разница в чувствительной к вращению оптической длине пути также проявляется при выполнении действий по уменьшению ошибок, связанных с дрейфом смещения. В кольцевом лазерном гироскопе применяются такие методы, как использование оптических резонаторов с малым коэффициентом расширения, активное управление длиной пути, симметричное расположение анодов и катодов, чтобы гарантировать, что оба распространяющиеся в противоположных направлениях лазерных пучка в резонаторе проходят одинаковый оптический путь. Волоконно-оптические гироскопы основаны на элементах внешних по отношению к чувствительному оптическому пути, таких как поляризаторы и пространственные фильтры, необходимых, чтобы гарантировать, что пучки проходят соответствующие пути.

См. также:  Аналоговая модуляция интенсивности