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infotek 2021-07-07 10:02

OptiSystem应用:光纤陀螺仪系统设计

光纤陀螺仪系统设计:DC检测方法[1] o$,Dh?l  
#:6gFfk0<  
使用理想元件,输出光电流(I)为 TB  
jVhfpS[  
(1) <.qhW^>X  
BPkqC>w  
其中 φs 是萨格纳克相移 , Io  是以零角速度情况计算出的电流 L-v-KO6  
qwx{U  
(2) ]t|-  
AD/7k3:  
P 是光源光功率, σ 是光电检测器的响应度(在我们的案例中等于1)。在等式(2)中将光功率除以2是因为在耦合器处功率损失了一半。 一旦 φs 确定了, 我们可以计算 9?~K"+-SI  
 %SSBXWP  
(3) >UUT9:,plA  
&z"sT*3  
其中 L 是光线长度, D 是环直径, λ 是光源波长,由此来确定环路Ω 的角速度。注意,由于等式(1)具有余弦,因此直流技术无法区分正负速度。 G8E=E<Yg~  
t9yjfyk9W  
图1.FOG DC检测布局 A(<"oAe|  
光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] 4`mF6%UC  
=u^{Jvl[  
当尝试测量非常低的角旋转速率时,DC方法不是很准确,所以通常使用相位调制技术。 对于该设置,光检测信号 d/4kF  
tf+5@Zf]4  
(4) [hT|]|fJS;  
g9F4nExo  
将相位调制器幅度选择到+/-0.9 rad ,给出最大化J1(Φm) = 0.581517 的项Φm = 1.8 。提取调制频率ωm的余弦级数 ,\cO>y@  
L% cr `<~  
(5) C)|{7W  
t/HUG#W{  
公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠,然后再次使用公式(3)找到角速度。 注意,在这种情况下,由于等式(5)具有正弦关系,所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外,在这种情况下, 在等式(2)中,零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电二极管的时候,其功率已经被耦合器减半了三次。 hz8Z)xjJ V  
HECZZnM  
图2.OptiSystem设计的调制技术原理图(资料来源:REF)(注:光纤偏振器未包含在设计中)
Mkc|uiT   
对于以下的OptiSystem设计,角速度已设置为7.27e-5rad / s(地球的转速)。 I-FOG的设置显示在红色框中(在全局参数下)。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移,计算如下: O%n=n3  
%ut7T!Jp  
yF#:*Vz>  
lx!9KQAM*  
在这里,我们根据前面的方程,使用C ++组件来计算角速度。 测得的角速度(在C ++组件下显示为结果)为7.29e-5rad / s。 ~ [4oA$[a|  
h+rrmC  
图3.FOG 相位调制
~>( N<:N  
[1] http://www.jgorasia.com/Files/Spring10/Instrumentation/FOGreport.pdf (Accessed 24 Jan 2017). EN!Q]O|  
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QQ:2987619807 zwyK \j  
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