к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Волоконно-оптический гироскоп

Волоконно-оптический гироскоп - скоростной квантовый гироскоп, основанный на использовании эффекта Саньяка - смещения интерференционных полос во вращающемся кольцевом интерферометре (см. Саньяка опыт ).Это смещение возникает вследствие зависимости времени обхода светом вращающегося контура от скорости вращения и направления обхода. Согласно общей теории относительности, разность времени обхода вращающегося контура1119917-358.jpg равна:

1119917-359.jpg

где1119917-360.jpg - угл. скорость вращения, 1119917-361.jpg - полярные координаты точек контура. Учитывая, что 1119917-362.jpg ,1119917-363.jpgможно записать в виде, к-рый интерпретируется в рамках нерелятивистской кинематики:

1119917-364.jpg

где 5 - площадь контура,1119917-365.jpg- угол между осью вращения и нормалью к плоскости контура. В результате величина сдвига интерференционных полос 1119917-367.jpg определяется выражением:

1119917-368.jpg

где 1119917-369.jpg - длина волны света в вакууме. Регистрация малых угл. скоростей вращения требует большой площади контура, поэтому практич. использование эффекта Саньяка стало осуществимым лишь с появлением волоконных световодов.

1119917-366.jpg

Схема волоконно-оптического гироскопа. 1 - источник света; 2 - светоделительная пластинка; 3 - катушка с оптическим волокном; 4 - диафрагма; 5 - фотоприёмник; 6 - схема обработки информации; 7 - микрообъективы.

Чувствительным элементом волоконно-оптического гироскопа является многовитковая катушка со спец. волоконным световодом, обеспечивающим стабильность поляризаций и разности фаз интерферирующих воля (рис.). Сдвиг интерференционных полос пропорционален числу витков световода в катушке, не зависит от положения оси вращения относительно центра катушки, от формы площади катушки S, от показателя преломления световода (без учёта дисперсии) и записывается в виде:

1119917-370.jpg

где 1119917-371.jpg - длина световода, Л - радиус катушки.

Для увеличения точности волоконно-оптического гироскопа используется ряд методов. Так, напр., флуктуации интерференционных полос из-за рэлеевского рассеяния и невзаимные сдвиги фаз за счёт разности интенсивностей встречных волн могут быть уменьшены при использовании источников излучения с широким спектром - полупроводниковых лазеров или суперлюминесцентных диодов. Влияние невзаимных эффектов из-за изменения двойного лучепреломления в волокне при разл. внеш. воздействиях (механич., тепловых, акустических и пр.) может быть ослаблено при использовании одномодовых световодов (см. Волоконная оптика). Т.к. прямое измерение сдвига интерференционной полосы сильно ограничивает точность и динамич. диапазон, в реальных волоконно-оптических гироскопах применяются более сложные методы регистрации, использующие фазовую модуляцию, фазовую компенсацию, гетеродинные методы и т. д.

Предельная чувствительность волоконно-оптического гироскопа (~10-4 град/ч) ограничивается нестабильностью характеристик оптич. волокна, рассеянием света в нём, шумами фотоприёмника. Достоинства волоконно-оптического гироскопа - малые габариты и вес, дешевизна.

'; ?>

Литература по волоконно-оптическим гироскопам

  1. Инерциальная навигация, пер. с англ., ''ТИИЭР'', 1983, т. 71, № 10, с. 47.

Я. В. Кравцов, A. H. Шелаев

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ