Лазерный волоконный гироскоп

(3) световод иЬотоприемник, жестко установленные на одном основании и между ццми имеется оптическая связь. Между Фотоприемником и регистрирующим устройством связь электрическая.Под влиянием различных внешних Факторов (изменение температуры, меНеконтролируемый Фазовый сдвиг вносит ошибку в измерения угловой скорости, что является недостатком15 известных гироскопов.Целью изобретения является повышение точности измерений угловой ско-, рости.Цель достигается тем, что в гиро" скоп; цключающиЪ лазер, оптически связанный через разделительную пластину и невзаимцый элемент с волоконным световодом, Фотоприемник, усилитель и регистратор, введены генератор опорного напряжения, двигатель вращешея лазерного гироскопа вокруг оси, перпендикулярной его оси чувст" вительцости, подключенный к генератору опорного напряжения первый полосовой Фильтр, настроенный ца частоту вращения гироскопа, ц следящая система, выполненная в виде последовательно соединенных второго полосового Фильтра, настроенного на часто-35 ту генератора опорного напряжения, Фазового детектора, Фильтра низкои частоты, интегратора и регу.,ируемого псточцика постоянного тока Выход которого соединен с невзаимным элементом, а выход усилителя соединен с входами первого и второго полосовых Фильтров, при этом выход первого полосового Фильтра соединен с входом регистратора, а частота генератора45 опорного напряжения равна двойной частоте вращения гироскопа.На Фиг, 1 дана структурная схема предлагаемого гироскопа; на Фиг,2 - припцип действия гироскопа.Лазерный волоконный гироскоп содержит лазер 1, генерируюший оптическое излучение частоты Яо, полупрозрачную пластину 2, волоконный световод 3, Фотоприемник 4, усилитель 55 5, полосовые фильтры, 6 и 7, настроенные на частоты Я и 2 Я соответственно, регистрирующее устройство 8,ханического давления, вибрация и т.д.)коэФФициенты а и и , а также длинасветовода Е. могут изменяться, Этоприводит к появлению в соотношении (1)неконтролируемого дополнительногоФазового сдвига 9 Рк Фазовый детектор 9, Йильтр низкой частоты (ФНЧ) 10, интегратор 11, регулируемый источник постоянного напряжения 12, невзаимный Фазосдвигающий элемент 13, генератор опорного напряжения (ГОН) 14, двигатель 15, вращающий гироскоп с угловой частотой Я.Лазер 1, пластина 2, световод 3, Фотоприемник 4 и невзаимный элемент 13 связаны между собой оптически,Фотоприемцик 4 через усилитель 5 и Фильтр б подключены к регистрирующему устройству 8, Кроме того, выход усилителя 5 через Фильтр 7, Фазовый детектор 9, ФЕЕЧ 10, интегратор 11 и регулируемый источник постоянного напряжения 12 подключены к невзаимному элементу 13.Принцип действия гироскопа поясняется Фиг. 2, где штриховкой показана ппоскость контура гироскопа. Ось вращеция контура ОУ. размещается перпендикулярно измеряемому вектору угловой скорости Я, В этом случае угол между вектором Я 1 и перпендикуляром к плоскости контура з зависит от времени С где Я - угловая скорость принудительного вращения.Поскольку в контур гироскопа введен невзаимный Ьазосдвигающий элемент 13, вносягий между встречными волнами сдвиг Ин, соотношение (2) с учетом Формулы (3) принимает вид ц. - " - а, (д4 Яя.,з ш фоТаким образом, информация об измеряемой угловой скорости заключена в амплитуде переменной составляющей Фазового сдвига. Выделяя лишь эту сос2923 6из световолокна эти лучи объединяются с помощью пластины 2 на плоскости фотоприемника 4. Одновременно с помощью двигателя 15 начинается вращение гироскопа с угловой частотой Я .Разность Ьаэ двух оптических лучей, попадающих на Фотоприемник 4, опре" деляется Формулой (4). 10Так как частоты обоих лучей навходе Фотоприемника одинаковы, егоФототок описывается формулой х -1 +В сов Ьо =1, +В соз (Ф+: д созаЕ), (5) го Т "о о а где. - постоянная составляющая Фо"-гатотока; 20В - коэффициент, определяемыйинтенсивностью лучей и углами их падения на плоскость 6 отокатода,4 зшЯо 25ФЭтот сигнал усиливается в усилителе 5.и на выходе Фильтра 6, настроенного на частоту Я , выделяется напряжение 30 Измеряя амплитуду этого напряжения, в устройстве 8, по известнымкоэффициентам В и сиз этого соотнощения определяется искомая угловаяскоростью.Для обеспечения постоянной и максимальной чувствительности прибора40к Я необходимо непрерывно поддерживать условие У = 90, при которомзп Ра = 1,Следяшая схема, обеспечивающаяэто условие, включает цепь: фильтр 7,настроеннь на частоту 2 Я , - фазовыйдетектор - 9 ФНЧ 10 - интегратор 11регулируемый источник постоянногонапряжения 12 - невзаимный Фазосдвигающий элемент 13,Фильтр 8 выделяет. на единичнойнагрузке колебание частоты 2 2. Этотсигнал подается на Фазовый детектор9, на второй вход которого поступает опорное напряжение У соз 22 т отГОН 14. 55На выходе ФНЧ 10 выделяется лишьпостоянная составляющая напряженияс Фазового детектора 9(9) 597 тавляющую и отфильтровывая постоянный фазовый сдвиг Р , можно исключить влияние сдвигана точность измерений.Гироскоп работает следующим образом.С выхода лазера 1 излучение поступает на полупрозрачную пластину 2, где расщепляется на два луча. Эти лучи попадают в протвоположнх направлениях в световолоконный контур 3 с невэаимным элементом 13. На выходе 0В саЯизп Дд соя Я (б) которая через интегратор 11 подается на источник напряжения 12,Под действием этого управляющего сигнала напряжение источника 12 изменяется, вследствие чего изменяется и фазовый сдвиг И Н , вносимый невзаимным элементом 13. Это изменение будет продолжаться до тех пор, пока " не станет кратным 90 . В этом случае управляющее напряжение (11).Ф станет равным нулю (так как сов.и зв = О) и одновременно Н(С) = В с й созЯС,Нпоскольку з 1 п ви = +12Таким образом, амплитуда этого на"пряжения автоматически поддерживается максимальной и постоянной при любых неконтролируемых изменениях фазового сдвига оРх .В регистрирующем устройстве 8 измеряется амплитуда напряжения (8),которая пропорциональна искомой угловой скорости Таким образом, в предложенном гироскопе, в отличие от прототипа полностью отсутствует влияние случайных колебаний Фазы луча в световоде на точност измерений угловой скорости. Кроме того, точность предлагаемого гироскопа повышается за счет того, что измеряется амплитуда колебания ,фазы, Ошибка измерения приращения972923 фаэы современными средствами оценивается величиной около 10 рад, аошибка иэмерения амплитуды колебаСоставитель Н. Ени Иарганова Техред А,Кравчукрректор ктор илипенко Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 иэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина Зака ВНИИПИ ния около 10 8 рад. Поэтому точностьгироскопа повышается примерно надва порядка.