Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

имени Н.Э.Баумана.

________________________________________________

Факультет РЛ

Кафедра РЛ2

Реферат по теме

"Волоконно-оптические гироскопы"

студентки

Матвеевой Ляны Александровны группа РЛ3-101.

Преподаватель

Немтинов Владимир Борисович

Оглавление

Оглавление 2
Введение 3
Принцип действия оптического гироскопа 3
Структурные схемы оптических гироскопов 5
Кольцевой лазерный гироскоп. 6
Волоконно-оптические гироскопы. 8
Оптический гироскоп с кольцевым резонатором пассивного типа 10
Методы повышения чувствительности 11
Шумовые факторы, методы их устранения 12
Основные оптические системы с повышенной стабильностью 13
Факторы, ограничивающие разрешающую способность 15
Характеристики и методы их улучшения 16
Система с фазовой модуляцией 17
Системы с изменением частоты 20
Система со световым гетеродинированием 22
Заключение 24
Список литературы 24

Введение

Гироскоп выполняет функции детектора угловой скорости в инерциальном пространстве и по праву может называться абсолютным тахометром, являясь структурным элементом инерциальной навигационной системы, обрабатывающей информацию о местонахождении самолета или судна с целью выведения его на курс. В состав этой системы обычно входит три гироскопа — для измерения скорости вращения вокруг трех ортогональных осей, три акселерометра — для определения скорости и расстояния и направлении трех осей и компьютер — для обработки выходных сигналов этих приборов. К самолетным гироскопам предъявляются очень высокие требования: разрешающая способность и дрейф нуля 0,01(/ч, динамический диапазон 6 порядков, высокая стабильность (10-5) масштабного коэффициента преобразования угла поворота в выходной сигнал. До сих пор применялись в основном механические гироскопы, работающие на основе эффекта удержания оси вращения тела в одном направлении инерциального пространства (закон сохранения момента количества движения). Это дорогостоящие приборы, поскольку требуется высокая точность формы тела вращения и минимальное возможное трение подшипников. В отличие от механических оптические гироскопы, например, волоконно-оптические, созданные на основе эффекта Саньяка, имеют структуру статического типа, обладающую рядом достоинств, основные из которых: отсутствие подвижных деталей и, следовательно, устойчивость к ускорению; простота конструкции; короткое время запуска; высокая чувствительность; высокая линейность характеристик; низкая потребляемая мощность; высокая надежность.

Кроме того, возможно снижение стоимости волоконно-оптических гироскопов за счет внедрения оптических интегральных схем. Наряду с использованием в самолетах и на судах можно ожидать по мере прогресса в технике гироскопов применения их в автомобилях, роботах и т. д.

Принцип действия оптического гироскопа

Принцип действия оптического гироскопа основан на эффекте Саньяка. По круговому оптическому пути, как показано на рис. 1, благодаря расщепителю луча свет распространяется в двух противоположных направлениях. Если при этом система находится в покое относительно инерциального пространства, оба световых луча распространяются встречно по оптическому пути одинаковой длины. Поэтому при сложении лучей в расщепителе по завершении пути нет фазового сдвига. Однако, когда оптическая система вращается в инерциальном пространстве с угловой скоростью (, между световыми волнами возникает разность фаз. Это явление и называется эффектом Саньяка.
[pic]
Рис.1. Принцип возникновения эффекта Саньяка

Пусть коэффициент преломления на оптическом пути n=1. При радиусе оптического пути a время достижения расщепителя лучей светом, движущимся по часовой стрелке, выражается как

[pic] (1)
[pic]
Рис.2. Эффект Саньяка при оптическом пути произвольной формы в противоположном направлении —

[pic] (2) где с — скорость света.

Из формул (1) и (2) разность времени распространения двух световых волн с учетом c>>a(