惯性技术15-光纤陀螺 (哈工大版,1-16全)课件

FibreOpticGyro光纤陀螺1Lecture14--FiberOpticGyroOutline光纤陀螺概述光程差,相位差和互易性相位偏置和相位调制开环、闭环光纤陀螺,

谐振光纤陀螺2Lecture14--FiberOpticGyro1.1光纤陀螺:概述光纤陀螺(FOG):更好地适应SINS的需求原理和特点:Sagnac效应,外部激光源,介质为光纤.优点:成本低、体积小、重量轻发展：1967---由Pircher和Hepner首次提出1970s--光纤技术的发展1976---Utah大学的Vali教授第一次演示.1978---McDonnellDouglas制造出首批产品自1980s后,美国的Litton,Honeywell,Draper和英国,法国,德国,日本和前苏联也迅速跟进.3Lecture14--FiberOpticGyroOutline光纤陀螺概述光程差,相位差和互易性相位偏置和相位调制开环、闭环光纤陀螺,

谐振光纤陀螺5Lecture14--FiberOpticGyroA反射镜光纤线圈分束镜R2.1Sagnac干涉仪:静止环形Sagnac干涉仪光路：ab当干涉仪相对惯性空间静止，两条光束的光程相等当干涉仪以角速度ω旋转，两条光束之间出现光程差6Lecture14--FiberOpticGyro2.2*光程差、相位差两束光之间的光程差两束光之间的相位差对于N

匝线圈

K

称为光纤的标度因数给定线圈的尺寸,增加线圈匝数可以提高测量灵敏度在10厘米大小的体积内可以缠绕500～2500米的光纤7Lecture14--FiberOpticGyro光纤陀螺的结构示意图----光路2.3互易性检测器透镜透镜光纤线圈光源分束镜Nonreciprocal(非互易)检测器透镜透镜光纤线圈光源分束镜分束镜Reciprocal(互易)8Lecture14--FiberOpticGyro检测器透镜透镜光纤线圈光源分束镜3.1输出检测在检测器上形成干涉条纹当光纤线圈静止检测器上的干涉条纹对应最大的输出I10Lecture14--FiberOpticGyro3.3交变相位偏置交变的相位偏置:--交变的幅值选取为π/2当输入的相移Δφ=0，检测器的输出如左图所示.当Δφ≠0,检测器的输出如右图所示.输出信号的均值取决于当前曲线下的面积.12Lecture14--FiberOpticGyroOutline光纤陀螺概述光程差,相位差和互易性相位偏置和相位调制开环、闭环光纤陀螺,

谐振光纤陀螺14Lecture14--FiberOpticGyroFibercoilsPMLRDPSDoutput4.1开环干涉型光纤陀螺光束经分束点SL成为两束光从两端进入光纤线圈从相反的端部出来中间都经过相位调制器PM

经过分束点SL后汇合由D检测，产生输出电流I

由相敏解调器PSD解调

DC直流分量正比于Δφ15Lecture14--FiberOpticGyro4.1开环干涉型光纤陀螺PM--相位调制器PSD-相敏解调器开环干涉型缺陷:明显的非线性输入范围小精度差FibercoilsPMLRDPSDoutput16Lecture14--FiberOpticGyro4.2*闭环干涉型光纤陀螺FibercoilsPMLRDPSD引入放大器SF和相位变换器PT,形成闭环.

D的输出由PSD解调然后由SF放大SF再驱动相位变换器PTPT

PT产生相移ΔθΔθ抵消由ω产生的ΔφPSD的输出被保持在零位附近

把PT产生的Δθ

作为输出特点:工作点总保持在线性度和灵敏度最高处.17Lecture14--FiberOpticGyro4.3谐振型光纤陀螺来自LR的激光被SL分成两束,从两端进入线圈(谐振器).当光纤陀螺旋转,两束光的谐振频率变化.频率差和输入角速度成正比,由两个检测器和PSD测量.LRD2PSD2