Системи стабiлiзацiСЧ поля зору сучасних танкових прицiлiв
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?роменя, то при нерухомому контурi фазовi набiги обох променiв, що пройшли весь контур, будуть однаковими. Пiд час обертання контура навколо вiсi, перпендикулярноСЧ до площини контура, фазовi набiги променiв неоднаковi, а рiзниця фаз променiв пропорцiйна кутовiй швидкостi обертання ? контура Q.
На рис.31. зображений iдеальний кiльцевий оптичний контур радiусу RK. Промiнь свiтла приходить у точку А i за допомогою дзеркал 31 i 32 розщеплюСФться на два променя, один з яких розповсюджуСФться у контурi за годинниковою стрiлкою, а iнший проти годинниковоСЧ стрiлки.
Рис.31. Ефект Саньяка в кiльцевому оптичному контурi.
За допомогою цих же дзеркал, пiсля розповсюдження в контурi, променi об'СФднуються i прямують одним шляхом. При нерухомому контурi шляху проходження променiв однаковi i рiвнi:
(3.6)
де с - швидкiсть свiтла;
- час проходження периметра контура променем.
Обидва променя приходять у точку А на розщеплювач у фазi. Якщо контур (основа) обертаСФться з постiйною кутовою швидкiстю ?, то промiнь, який розповсюджуСФться за годинниковою стрiлкою, перш нiж потрапляСФ на розщеплювач, що перемiщаСФться, пройде шлях:
(3.7)
Це викликано тим, що за час проходження променем по замкнутому контуру розщеплювач, який знаходився ранiше в точцi А, пiде в точку В. Для променя, що розповсюджуСФться проти годинниковоСЧ стрiлки, шлях буде:
. (3.8)
Як видно, шляхи розповсюдження променiв, що протилежно рухаються, рiзнi. Оскiльки швидкiсть свiтла величина постiйна, це еквiвалентно рiзному часу проходження променiв, що розповсюджуються у протилежних напрямах замкнутого контура, якi обертаСФться, ?+ i ?-. Рiзниця часу розповсюдження променiв, або вiдносне запiзнювання зустрiчних хвиль:
(3.9)
або в наближеннi першого порядку (по RK вiдносно с)
. (3.10)
Вважаючи, що - площа всього контура, вираз запишеться у виглядi:
(3.11)
Якщо вiдносне запiзнювання зустрiчних хвиль, яке зявилось пiд час обертання, виразити через рiзницю фаз зустрiчних хвиль, то вона складе:
(3.12)
де - кутова швидкiсть хвиль випромiнювання;
- довжина хвиль випромiнювання;
v - частота випромiнювання.
Рiзниця фаз називаСФться фазой Саньяка, та як видно iз формули, вона пропорцiйна кутовоСЧ швидкостi обертання ? оптичного контура.
Як уже згадувалось, у ВОГ контур створений багатовитковою котушкою оптичного волокна. Якщо довжина нитки оптичного волокна L, та вона накручена на цилiндр радiуса R, то фаза Саньяка для ВОГ складаСФ:
(3.13)
де N - число виткiв в котушцi контура;
SB - площа витка контура;
? - кутова швидкiсть основи з розташованим на нiй контуром.
Вимiрюючи електронним пристроСФм рiзницю фаз, можна отримати iнформацiю про кутову швидкiсть обертання пiдстави (об'СФкту), на якiй закрiплений оптичний контур. РЖнтегруючи вимiряний сигнал, отримують кут повороту основи (об'СФкту). Ця iнформацiя потiм використовуСФться для управлiння i стабiлiзацiСЧ об'СФктiв (дзеркал).
3.4 Основнi елементи волоконно-оптичного гiроскопа
На рис.32. представлена схема пристрою ВОГ. Випромiнювання лазерного дiода (свiтловий випромiнювач 1) подаСФться на свiтлоподiльник 2 та подiляються на два променя. Два променя, що обiйшли контур в протилежних напрямах, рекомбiнують на свiтлоподiльнику 2 i змiшуються у фотодетекторi 3.
Як вiдомо основними елементами ВОГ СФ волоконний контур, свiтловий випромiнювач i фотодетектор. Наявнiсть цих елементiв необхiдна, але недостатня для конструкцiСЧ даного гiроскопа. Залежно вiд конструктивних особливостей конкретного типу ВОГ використовуються самi рiзнi типи оптичних елементiв i електронних систем обробки сигналу. Так, разом iз згаданими вище трьома оптичними елементами в конструкцiях ВОГ застосовують поляризатори, фазовi пластинки, ротатори (обертаючi площини поляризацiСЧ), фазовi i частотнi модулятори, з'СФднувачi i свiтлоподiльники променiв, просторовi фiльтри, дзеркала, iнтегральнi оптичнi схеми тощо.
Розглянемо основнi елементи ВОГ:
Рис.32. Принципова схема ВОГ.
1 - свiтловий випромiнювач, 2 - свiтлоподiльник, 3 - фотодетектор, 4 - електронний пристрiй обробки.
Волоконно-оптичний контур виготовляють з одного з трьох видiв оптичного волокна, використаних у ВОГ: багатомодового, одномодового i одномодового зi стiйкою поляризацiСФю.
Ступiнчастi багатомодовi свiтлопроводи, у якого показник заломлення осердя постiйний, мають велику дисперсiю свiтлового iмпульсу (50 нс/км) i вiдносно вузьку смугу пропускання (10.20 Мгц км). Багатомодовi свiтлопроводи застосовувалися на початковiй стадiСЧ розвитку ВОГ, проте властивi ним недолiки, зокрема, поганi дисперсiйнi характеристики, привели до того, що багатомодовий свiтлопровiд був витиснений одномодовим.
В останнi роки для виготовлення ВОГ розробники все частiше використовують так зване одномодове волокно (a /? =5тАж10, де а - радiус свiтловедучого осердя, ? - довжина хвилi свiтла iз стiйкою поляризацiСФю), що дозволяСФ зменшити втрати, зберегти поляризацiю моди на великих довжинах свiтловода, позбавитись причин невзаСФмностей (вiдсутнiсть дисперсiСЧ мод та зменшення дисперсiСЧ матерiалу), проте вимагаСФ розробки преци