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    [技术]OptiSystem应用：光纤陀螺仪系统设计 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-08-24
    光纤陀螺仪系统设计：DC检测方法[1] '*!R gbj;  
    E xKH%I  
    使用理想元件，输出光电流（I）为 J"|)?$d]z  
    64s+ 0}  
    (1) twt Bt L  
    mLk@&WxG  
    其中 φs 是萨格纳克相移 ， Io  是以零角速度情况计算出的电流 p\:_E+lsU  
    i2.y)K)  
    (2) 4DEsB)%X  
    CSc*UX+  
    P 是光源光功率， σ 是光电检测器的响应度（在我们的案例中等于1）。在等式（2）中将光功率除以2是因为在耦合器处功率损失了一半。 一旦 φs 确定了， 我们可以计算 CB_(9T72H  
    lZ0+:DaP2  
    (3) cZ|D!1%  
    0NfO|l7P  
    其中 L 是光线长度, D 是环直径, λ 是光源波长，由此来确定环路Ω 的角速度。注意，由于等式（1）具有余弦，因此直流技术无法区分正负速度。  vi4 1`  
    p1v:X?  
    图1.FOG DC检测布局 Jl Q%+$  
    光纤陀螺仪系统设计：相位调制方法[2] E{T\51V]%  
    aen(Mcd3bg  
    当尝试测量非常低的角旋转速率时，DC方法不是很准确，所以通常使用相位调制技术。 对于该设置，光检测信号 % %c0UaV  
    u A C:&  
    (4) I.R3?+tZ  
    i0-!!  
    将相位调制器幅度选择到+/-0.9 rad ，给出最大化J1(Φm) = 0.581517 的项Φm = 1.8 。提取调制频率ωm的余弦级数 pPo?5s  
    |{PQ0DS  
    (5) D\(,:_ge  
    34YYw@?}Y  
    公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠，然后再次使用公式（3）找到角速度。 注意，在这种情况下，由于等式（5）具有正弦关系，所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外，在这种情况下, 在等式（2）中，零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电二极管的时候，其功率已经被耦合器减半了三次。 D> Z>4:EM  
    n8[sR;r5f  
    图2.OptiSystem设计的调制技术原理图（资料来源：REF）（注：光纤偏振器未包含在设计中）
    #H O\I7m  
    对于以下的OptiSystem设计，角速度已设置为7.27e-5rad / s（地球的转速）。 I-FOG的设置显示在红色框中（在全局参数下）。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移，计算如下: v7Knu]  
    }K~JM1(26  
    huvg'Y t  
    GOJi/R.{  
    在这里，我们根据前面的方程，使用C ++组件来计算角速度。 测得的角速度（在C ++组件下显示为结果）为7.29e-5rad / s。 Vnh +2XiK  
    T 6QnCmB4  
    图3.FOG 相位调制
    P(X#w  
     
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