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陀螺仪原理——PIN-EFT组件与陀螺精度关系 第一季

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陀螺仪原理——PIN-EFT组件与陀螺精度关系 第一季陀螺仪原理——PIN-EFT组件与陀螺精度关系 第一季 陀螺仪(Gyroscope)是测定姿态用的一种仪表。经典陀螺仪具有高速旋转的刚体转子,能够不依赖任何外界信息而测出、等运载体的姿态。由于英文中凡是测试角速度角动量之类的器件都一直运用单词Gyroscope,中文翻译过来把所有Gyroscope都翻译为陀螺。现代,陀螺仪这一名称已推广到没有刚体转子而功能与经典陀螺仪等同的仪表。总而言之:凡是能够测定飞行中的角度变化的部件就称之为陀螺,不管它的外貌,原理还有内部结构等。此处陀螺为广义陀螺。 光纤陀螺仪由五大组件...

陀螺仪原理——PIN-EFT组件与陀螺精度关系   第一季
陀螺仪原理——PIN-EFT组件与陀螺精度关系 第一季 陀螺仪(Gyroscope)是测定姿态用的一种仪表。经典陀螺仪具有高速旋转的刚体转子,能够不依赖任何外界信息而测出、等运载体的姿态。由于英文中凡是测试角速度角动量之类的器件都一直运用单词Gyroscope,中文翻译过来把所有Gyroscope都翻译为陀螺。现代,陀螺仪这一名称已推广到没有刚体转子而功能与经典陀螺仪等同的仪表。总而言之:凡是能够测定飞行中的角度变化的部件就称之为陀螺,不管它的外貌,原理还有内部结构等。此处陀螺为广义陀螺。 光纤陀螺仪由五大组件构成 第一SLD 第二光耦合器 第三PIN-EFT接收组件 第四调制器 第五光纤环 五个组件组装后陀螺图片: 成品陀螺 陀螺工作原理: 第一Sagnac效应 Sagnac效应包含两个部分内容: 一速度叠加性,光在光纤环中运动的速度等于光的速度加上光纤环的转动的速度。如果光的运动方向与光纤环的运动方向相同则速度增大。如果光的运动方向与光纤环的运动方向相反则速度减小。 二光的干涉原理,两束光由于速度不同导致到达时间不同,则相遇时相位不同,产生干涉,干涉后合成为一束光,光强随相位差大小变化而变化。 第二为什么要对光用调制器进行方波调制或阶梯波调制。 下面讲述光路原理: 第一级光源SLD,S为超级的意思。LD为激光二极管的意思。SLD是影响陀螺精度的一个重要参数。SLD的主要指标有:一般为13的光源。SLD的光谱要求越窄越好,越窄发出的激光越纯,13附近的激光越多。SLD的的稳定性要好,发出的激光功率要求不随时间变化。但实际难以做到,SLD的稳定性是影响陀螺精度的重要因素。 第二级光耦。光源发出来的光经过光耦通入下一级。 第三级多功能集成光器件 光纤陀螺 多功能集成光器件的主要包含偏振器、相位调制器和光分路器(Y波导)。对于光纤陀螺来说,最好的选择还是铌酸锂材料。 铌酸锂调制器有三个作用: 一:把一束光分为两束一模一样的光,让两束产自同一光源的双胞胎光分别进入下一级光纤环的两端。 二:对两束光同时进行调制,一般用方波调制。方波频率计算方法: 光纤环长度一般为:300M——1000M 按照普通750M计算: 光走完750M时间为: 750÷300000000=2.5μS 那么这个光纤环相对应的自身的本身固有的本征频率计算方法为:2.5μS的倒数=400KHz。所以:加在调制器上的调制方波频率一般为400K左右。调制频率400K原因:光纤环的本征频率为400K,也就是说光纤环的工作频率为400K左右最好,在本征频率左右工作灵敏度最高。400K×10倍频=4M,详细下一节解释。 400K 三:让在光纤环里面逛了一圈的两束相反方向的双胞胎光在调制器里汇合后发生干涉,干涉后的光从调制器前端输出进入光耦合器后进入探测器。 第四级光纤环,由于光纤环要求光纤长度比较长,所以光纤环占整个陀螺价格比重比较大。北航1200K低精度0.5°光纤长为350M,有的光纤环长达2000M。一般来说越是高精度的陀螺光纤环长度越长,有的生产厂商在满足精度要求下为了减低陀螺成本,缩减了光纤环长度,但同时也降低了陀螺的精度。 陀螺能测试出飞行物的角速度主要是靠光纤环,光纤环随飞行物转动使两束光产生传播速率不一致导致出现光干涉强度随两束光的速率差呈线性关系,从而使陀螺能够测试出飞行物转动参数。 光纤环是跑道,使两束一模一样的光在里面一个顺时针跑,一个逆时针跑,由于它们由一个光源生成,他们同时从Y波导后面出发,同时进入光纤环,跑完一圈后各自从光纤环另一端出来。如果它们出来时间不一致,那么陀螺肯定发生了偏转,根据两束光出来的时间差可以得出陀螺的偏转数据。 第五级:PIN-FET探测器。 两束光从光纤环出来后又进入调制器进行干涉合并成为一束强弱随陀螺转动快慢成线性关系的光,这束光从调制器输入端出来进入光耦,PIN-FET探测器从光耦处耦合到光,该光携带的光信号被PIN-FET探测器把光信号转换为电信号。 PIN-FET探测器得到的电信号经过后续电路处理后一方面将一部分信号输入陀螺系统做反馈纠正控制,另一方面将一部分信号输出到整个导航系统,用于系统计算和处理。这样就完成了陀螺的本职任务:角速率的探测和传感。
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分类:工学
上传时间:2009-05-20
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