Если теперь оценить возможную разность времен (64) при приемлемых размерах контура, то окажется, что она составляет величины порядка 10-19 с и менее. Измерителей таких времен не существует. Поэтому в качестве измеряемых величин следует рассматривать только разности фаз и частот.
Далее, как следует из изложенного, для реализации описанной схемы необходимо, чтобы волны 1 и 2 были когерентными, достаточно интенсивными и слабо затухали.
Источником, удовлетворяющим этим условиям, является лазер, который и используется в конструкциях оптических гироскопов.
9.2. Лазерный датчик угловой скорости
Лазерный датчик угловой скорости (ЛДУС) схематично изображен на рис.46. Он представляет собой кварцевый блок 1, в котором высверлены оптические каналы. Зеркала 2 обеспечивают отражение волн, а также позволяют регулировать длину контура. Пентапризма 3 и фотоприемник 4 служат для приема волн и анализа интерференционной картины. Полость оптического канала заполнена гелий-неоновой смесью (активная среда), в которой с помощью генератора накачки (на рис.46 не показан) возбуждаются колебания. Длина контура, составляющая 30-40 см, с помощью зеркал регулируется так, чтобы она
|
|
была кратна длине волны излучения, благодаря чему контур обладает свойствами резонатора. Таким образом, оптический канал одновременно является лазером.
диапазон измеряемых скоростей, малая Выходная характеристика ЛДУС - зависимость разности частот волн D¦ от измеряемой угловой скорости u - изображена на рис.47.
|
|
Как видно, линейность характеристики нарушается в области малых скоростей. Наличие зоны d, называемой зоной захвата частот, обусловлена взаимным влиянием встречных волн, в результате которого их частоты при малом рассогласовании выравниваются. Одним из способов преодоления этого недостатка, применяемым на практике, является установка ЛДУС на вращающееся со стабильной угловой скоростью uo основание, благодаря чему рабочий диапазон D измеряемых угловых скоростей перемещается в область линейности характеристики ЛДУС (рис.47).
ЛДУС обладает рядом достоинств, к которым, в частности, относятся: большой чувствительность к перегрузкам и ударам, практически мгновенная готовность к работе, малая потребляемая мощность. В настоящее время технология изготовления ЛДУС отработана и его стоимость в серийном производстве сравнительно низкая. Точность же ЛДУС может быть обеспечена на уровне, близком к уровню точности гироскопических устройств. По этим причинам в последние годы ЛДУС находит все более широкое применение.
Схема волоконного оптического гироскопа (ВОГ) изображена на рис.48. Она включает волоконный контур 1, лазер 2, светоделители 3, 4, фотоприемник 5 и фазовый модулятор 6. Волоконный контур представляет собой катушку диаметром до 30 см, на которую намотан световод длиной до 1,5 км. Последний представляет собой волокно диаметром0,2-0,25 мм. Оно изготавливается промышленным способом из кварца, кварца с присадками или полимера.
|
|
Генерируемое лазером 2 когерентное излучение делится светоделителем 4 на два потока равной интенсивности, которые проходят контур 1 в противоположных направлениях. С помощью светоделителя 3 часть светового потока, содержащая волны прямого и обратного хода, направляется на фотоприемник 5.
Входящий в схему фазовый модулятор 6 вносит дополнительный сдвиг фаз между прямой и обратной волнами на p/2. Необходимость в этом вызвана следующим. Фотоприемник формирует выходной сигнал в виде тока, величина которого пропорциональна интенсивности принятого излучения I. Величина I пропорциональна квадрату амплитуды результирующих колебаний, представляющих, при отсутствии блока 6, сумму колебаний "прямой" волны Аsin2p¦t и "обратной" - Аsin(2p¦t+Dj). Как нетрудно подсчитать, квадрат амплитуды результирующих колебаний равен 2А2(1+cos Dj). Таким образом, ток фотоприемника будет
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
