Устройство для измерения угловой скорости
Патент 700031
Авторы
Классы МПК
Устройство для измерения угловой скорости
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ ССНЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
И=СПУВЛИН 1) G 01 P 3/68
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗО1-ЧТЕНИЯМ И ОтНРЪП Инм 11 И ГИНТ СССР (21) 2578924/10 (22) 13.02.78 (46) 30.12.91. Бюл. М 48 (71) Институт рар о = .гики и электроники АН СССР (72) Э.И.Алексеев, Е.Н.Базаров, С.И.Козел, Е.И.Сверчков и Г.И.Телегин (53) 531.776(088.8)
{56) Патент Великобритании Р 1135996, .кл. Н 01 С, 1968.
V,Vali R.S. Shorthi11. Appl Ор св 15, 1 5, 1099-1100. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержящее источI
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения угловых скоростей оптическими пассивными средствами, Известны активные оптические устройства для измерения угловой скорости ня кольцевом лазере.
Недостатками активного оптического устройства являются сложность в изготовлении и эксплуатации, чувствительность к механическим вибрациям и изменениям температуры окружающей среды.
Известно оптическое устройство для измерения угловой скорости пассивного типа, основанное Hà эффекте
Саньяка и содержащее источник когерентного оптического излучения, волоконный or Tè åñêèá светояод в вире мно" говиткового кольца с устройствами
„„ЯО„„7ООО31 ник когерентного оптического излучения, волоконный оптический световод в виде многовиткового кольца с устройствами вводя и выволя оптического излучения и Фотоприемники р отличающееся тем,что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, оно снабжено двумя фазовыми модуляторами, расположенными в устройствах ввода и вывода onтического излучения.
2 Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я -,åì, что в устройстве вывода оптического излучения установлен фазовращатель.
I ввода и вывода оптического изл чения и фотоприемник.
- Недостатком прототипа является малая чувствительность к угловым перемещениям исследуемого объекта и невысокая точность измерений вследствие низкой точности измерения разности фаз.
1,,>
Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения угловой скорости.
Цель достигается тем, что известное устройство дополнено двумя фазовыми модуляторами, расположенными в устройствах вводя и вывода оптическо- Ъ го излучения, я также фазовращателем, В установленным в устройстве вывода оптического излучения, На чертеже изображено предлагаемое устройство для измерения угловой скорости.
70ОЬ ;А)
Оно содержи источник когерентного оптического излучения 1 (лазер)„ полупрозрачнь е зеркала - делительные пластины 2"ч, устрОйстВа ВВОда ВыВОда Оп тического излучения, смесительную пластину 5, фазовые модуляторы 6 и с, Волоконный cseTQBoif1 8, pложенный многовиткояое кольцо,, фотоприемники
9, 1О, калиброванный фазовращатель 11. 1()
Устройство работает след,ующим эбра зом а ьВЕТ ОТ ИСТОЧНИКа КОГЕРЕНТНОГО излучения 1 поступает на делительную пластину 2, пссле чего, пройдя фазо-вые модуляторы 6 и 2 и делительные пластины 3 и 4., поступает на противоположные ВхОды ВОлоконнОГО сВетОВОда7 уложенного В многовитковое кольцо
f8. ПрОшецшии в прс тиВОЛОлОжных Haffpaa "2() лениях по Волоконному свеTQBopó свет с помощью делительных пластин 3 и Й направляется на смесительную пласти1ну 5, а затем поступает На фотоприемники ) и 10 (или на один из Hf
При оптическом детектировании выделяется и используется в качестве информативногo сигнала первой гармоники частоты фазовой модуляции, ffpoffopциОнальный ра зности фа 3 встречных О
ВОЛН.
Действительно, на каждом из фотоприемников Выделяется сиГнал Оптиче ского детектирования, ппопорциональНЫй ВЕЛИЧ IHB
+ А, +2А .А сов (Ч,, — $<) (! ) с
:-де А g - амгглиту а и фаза на axoqe фотоприемника сигнала, прошедшего по золоконно:.Iy световоду в напр; влении, ссвпадающем с наг, равлением вращения, а
А и gg - амплитуда и фаза на входе фотоприемника сигнала, прошедшего пс кольцу-волоконного световода в направлении, противоположном направ.гению врашенил. фазы ф и Q< при фазовой модуляции гармоническим сигналом с частотой . м:
paBHLI
® =(+ p +(sinQt (2)
0 = (g I 8((+(ff 51вдо где f, - не связанный с вращением набег фазы сигналов при их распространении по волокну (например, набег фазы за с låò изменения температуры), изменение фазы сигналов, обусловленное Вращением (3Ц пропорционально угловой скорости вращения g ffff )„
J а (gtff„ и С,,— максимальное изменение фазы за счет модуляции (модуляторы возбуждаются в противофазе по .отношению друг к другу).
Подставляя (2) в (1), получаем
j) л
С = А А i. 2А А cas(2EQ+
7 - р
+ (-г А ) В-"-
В случае 2EQ((I;— íàë -га частоте перВОЙ Гармоники BacTGT6I модуляции пропорционален величине
Т, = j АА А 1 ((Ц +ф„)sin(2gg)J singt . де 2, (ф,, + P<<) — функция Бесселя
1-го порядка., Таким образом, сигнал на частоте первой гармоники ч стоты модуляции прямо пропорционален разности фаз встречных волн 28$, обусловленной вращением. Этот сигнал может оыть впоследствии усилен с помощью узкополосного усилителя.
Чувствительность предлагаемого устройства может бь;ть повышена, если в одно из плеч устройства вводавывода излучения поместить калибооВанный фазовращатель 11 и использовать нулевой метод индикации, 1
При эТом регулировкой фазовращателя добиваются нулевого значения сигнала на первой гармонике частоты модуляции, и отсчет у:-ловой скорости вращения производит=я по показаниям калиброванного фasoapaùàTåëff. В этом случае Heстабильность во времени амплитуд сигналов и индеь.сов фазо-* вой модуляции не влияет существенным образом на точность измерения. Действ- :тельно, если калиброванный фазовращатель 1Г помещен на пути сигнапа, прошедшего по волоконному световоду в направлении, обратном направ. лению Вращения, =и нОсит фазОвый
Отсюда следует, что I< обращается в нуль при Q<- >
Составитель
Техред М.Моргентал
Корректор JI.Пилипенко
Редактор О.Юркова
Заказ 4672 Тираж Подписное
ВНИИПИ Госудврственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент, г.Ужгород, ул.Гагарина, 101
-70003 сдвиг (», то вместо (3) и (4) имеем соответственно
I = А + А + 2А,А сов ((2$tP-(f<)
2,г
i(P <+ q„z) )sinpt$ (5)
I = (4А, A
=(4А А 1, «i„, +4„ )