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] MtaGv#mJ t$wbwP 使用理想元件,输出光电流(I)为 <U1T_fiBoc 4dcm)Xr
(1) y_w
<3 I:G8B5{J 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 d;]mwLB0 p6K ~b
(2) 0c`nk\vUy n6+h;+8;] 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 J"LLj*,0" CbC[aVA=
(3) s1[&WDedM iC/*d 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。 ()bQmNqmO= Qrg- xu=
图1.FOG DC检测布局 -Dx3*Zh P 光纤陀螺仪系统设计:相位调制方法[2] X% j`rQk` 4=/jh:h 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 ZTV)D l`ZL^uT
(4) KFwuz()7 peBHZJ``RX 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 jwa6`u #dL,d6a
(5) G<D8a2q ] xHiy+ 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。 #~)A#~4O Ux*xz|^
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) yRyXlZC 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: v_EgY2l( -dA9x~o
2HmK['( W&)f#/M8 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。 ][jwy-Uy; } &+]UGv
图3.FOG 相位调制
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