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] n.'Ps+G( j}/).O 使用理想元件,输出光电流(I)为 B[7,Hy,R j5:4/vD
(1) Z&iW1 Ut'T!RD 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 { ?jXPf
~XWBLU<
(2) yFmy J
%A= 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 )7+z/y+[n eXnSH$uI
(3) wN%lc3[/z2 PIo@B|W-SX 其中 L 是光线长度, D 是环直径, λ 是光源波长,由此来确定环路Ω 的角速度。注意,由于等式(1)具有余弦,因此直流技术无法区分正负速度。 VO {z)_ aj1,h)P
图1.FOG DC检测布局 WFk%nO/ 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] hG#2}K_ cU ?F D 当尝试测量非常低的角旋转速率时,DC方法不是很准确,所以通常使用相位调制技术。 对于该设置,光检测信号 UNiK6h_% j[\:#/J
(4) U<sGj~"# JCBX?rM/ 将相位调制器幅度选择到+/-0.9 rad ,给出最大化J1(Φm) = 0.581517 的项Φm = 1.8 。提取调制频率ωm的余弦级数 O"o|8
l}M/ F|m &n&
(5) rf@47H w{L9-o3A 公式3得到角速度。我们可以重新排列找到φ_𝑠,然后再次使用公式(3)找到角速度。 注意,在这种情况下,由于等式(5)具有正弦关系,所以我们可以确定角速度的大小和方向。另外,在这种情况下, 在等式(2)中,零速电流不是𝐼_𝑜=𝜎𝑃/2 而是 𝐼_𝑜=𝜎𝑃/8因为在光到达光电二极管的时候,其功率已经被耦合器减半了三次。 ?<N} Xh }xBO;
图2.OptiSystem设计的调制技术原理图(资料来源:REF)(注:光纤偏振器未包含在设计中) hPz=Ec<zW 对于以下的OptiSystem设计,角速度已设置为7.27e-5rad / s(地球的转速)。 I-FOG的设置显示在红色框中(在全局参数下)。 通过使用相移分量来应用萨格纳克相移,计算如下: .IY@Q ,66(*\xT
0$-|Th:o 8:S+*J[gSn 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。 svxjad@l/
1c]{rO=taN
图3.FOG 相位调制 I9xu3izAmR [1] http://www.jgorasia.com/Files/Spring10/Instrumentation/FOGreport.pdf (Accessed 24 Jan 2017). >iK LC `~VL&o1> 3[_WTwX0 QQ:2987619807 @oH\r-jsgu
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