OptiSystem应用:光纤陀螺仪系统设计
gJWlWVeq$ 光纤陀螺仪系统设计:DC检测方法[1] F9>(W#aC )W_ Y3M, 使用理想元件,输出光电流(I)为 `<]P"G ;/6:lL
(1) 20SF<V b;&Yw-\nZ; 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 2c*VHIl; ex;Yn{4
(2) LbtlcpF*~5 YyX^lL_ 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 B=o#LL UcKWa>:Fi
(3) bi4^ zaCEE J8`1V`$ 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。 4nVO.Ud0$X 图1.FOG DC检测布局 8yJk81
gY jS5t?0 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] )VSGqYr# }[hDg6i 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 /_ hfjCE +ik N) D
(4) Yp?a=R h:US]ZC^Z 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 qZyt>SAx I%VV4,I&pK
(5) $yR{ZFo MO(5-R` 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。 Hsux>+Q 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) <7RkM DI"dY
ug# 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: BhhK| U/ =:0IHyB#0
Si%Eimiq \sXmMc 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。 <iY 9cV|}3 图3.FOG 相位调制
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