RU203287U1 - Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения - Google Patents
Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU203287U1 RU203287U1 RU2020128988U RU2020128988U RU203287U1 RU 203287 U1 RU203287 U1 RU 203287U1 RU 2020128988 U RU2020128988 U RU 2020128988U RU 2020128988 U RU2020128988 U RU 2020128988U RU 203287 U1 RU203287 U1 RU 203287U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- paths
- polarization
- fiber
- directed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/58—Turn-sensitive devices without moving masses
- G01C19/64—Gyrometers using the Sagnac effect, i.e. rotation-induced shifts between counter-rotating electromagnetic beams
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области оптической интерферометрической измерительной техники и касается оптической схемы волоконно-оптического гироскопа. Оптическая схема содержит источник оптического излучения, оптический поляризатор, два оптических разветвителя, сохраняющих поляризацию, и оптический циркулятор, сохраняющий поляризацию. Первый оптический разветвитель обеспечивает разделение на компенсационный и измерительный оптические тракты. Компенсационный тракт направлен через преобразователь поляризации и, далее, на соединяющий эти тракты второй оптический разветвитель. Измерительный тракт направлен через оптический циркулятор в схему интегрально-оптическую многофункциональную и, затем, в волоконную катушку, а выходной сигнал от схемы интегрально-оптической многофункциональной через оптический циркулятор направлен на соединяющий тракты разветвитель, который направляет оптические сигналы обоих трактов на фотоприемное устройство. Технический результат заключается в уменьшении шумовой составляющей волоконно-оптического гироскопа на частоте, равной собственной частоте волоконного контура гироскопа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к оптической интерферометрической измерительной технике, в частности к области измерительного оборудования, позволяющего уменьшить избыточный шум источника оптического излучения, используемого в датчике угловой скорости (волоконно-оптический гироскоп).
Уровень техники
Известен волоконно-оптический интерферометрический измерительный датчик (US 20160363446 А1, 2016), в котором уменьшение избыточного шума источника оптического излучения реализовано с использованием разделения сигналов источника оптического излучения на два сигнала ортогональных поляризаций. Один сигнал подается на измерительный интерферометр Саньяка, в то время как второй при помощи оптических делителей направляется в обратную сторону на фотоприемное устройство датчика. Преимуществом является высокая степень согласованности длин оптических путей двух сигналов. Недостатком является сложность оптической схемы, в связи с увеличением числа различных оптических компонентов, а также высокие потери мощности сигнала, поскольку оптические сигналы испытывают избыточные потери из-за необходимости проходить через одни и те же оптические компоненты повторно.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, заключается в создании чувствительного элемента волоконно-оптического интерферометрического датчика, обладающего простой конструкцией, а также обеспечивающий высокий динамический диапазон.
Сущность полезной модели
Данная задача достигается за счет того, что излучение широкополосного источника оптического излучения (например, усилителя спонтанной эмиссии), поляризованное вдоль одной плоскости поляризации в оптическом волокне, разделяется на два сигнала, измерительный сигнал и компенсационный сигнал. Измерительный сигнал, проходя по оптическому тракту, попадает непосредственно в контур волоконно-оптического гироскопа, где измерительный сигнал, разделяясь на два луча, идущих навстречу друг другу, и испытывающих фазовый сдвиг в результате вращения гироскопа вместе с объектом интерферируют между собой. Интерференционный сигнал затем возвращается через оптический тракт на фотоприемное устройство для обработки и вычисления угловой скорости гироскопа. Компенсационный сигнал, после отделения от измерительного, подается непосредственно на фотоприемное устройство, при этом плоскость поляризации компенсационного сигнала повернута, относительно измерительного сигнала на 90° для исключения возможных интерференционных эффектов на фотоприемном устройстве. При попадании на фотоприемное устройство измерительный сигнал оказывается задержан на время т, соответствующее длине оптического контура волоконно-оптического гироскопа. Оба сигнала, измерительный и компенсационный содержат в себе одинаковый по характеристикам избыточный шум, присущий широкополосному источнику излучения. При попадании на фотоприемное устройство избыточный шум компенсационного сигнала оптически складывается с избыточным шумом измерительного сигнала. Поскольку демодуляция сигнала гироскопа производится на собственной частоте волоконного контура, а время задержки сигнала равно половине периода демодуляции, то при оптическом сложении сигналов происходит фактически вычитание избыточного шума источника оптического излучения из сигнала гироскопа.
Техническим результатом является уменьшение шумовой составляющей волоконно-оптического гироскопа на частоте, равной собственной частоте волоконного контура гироскопа. При этом не происходит существенных потерь мощности полезного сигнала.
Оптическая схема снижения шума волоконного гироскопа устроена и работает следующим образом. Оптическое излучение, выходя из широкополосного источника излучения 110 (фиг. 1), проходит через волоконный линейный поляризатор 111 (фиг. 1), приобретая соответствующее состояние поляризации. Линейно поляризованный свет S1, || затем попадает по оптическому тракту 12 в волоконный делитель 121 (фиг. 1), коэффициент деления которого преимущественно может находиться в пределах 0.95/0.05 ~ 0.90/0.10, в зависимости от потерь, вносимых чувствительным элементом ВОГ. Оптический сигнал S1, || делится соответственно коэффициенту деления на сигналы S2, || и S3, ||. Сигнал S1, ||, проходя по оптическому тракту 231 через оптический циркулятор 131 (фиг. 1) направляется в чувствительный элемент ВОГ 140 (фиг. 1). Оптический сигнал S2, ||, пройдя через схему интегрально-оптическую многофункциональную (СИОМ) 141 (фиг. 1) и волоконно-оптический контур 142 (фиг. 1), и проинтерферировав, преобразовывается в оптический сигнал S2', ||. Оптический сигнал S2', ||, пройдя через чувствительный элемент ВОГ 140 (фиг. 1) направляется через оптический циркулятор 131 по оптическому тракту 312 в оптический разветвитель 132 с коэффициентом деления 50/50 (с погрешностью ±5%) и, далее, идет на фотоприемное устройство 150.
Оптический сигнал S3, || направляется через оптический тракт 232. Проходя по оптическому тракту 232, оптический сигнал S3, || подвергается повороту плоскости поляризации путем прохождения через оптическое сварное соединение 130, оси сохранения поляризации которого соединены под углом 90°±1°. Оптический сигнал S3, ﬩ после поворота плоскости поляризации направляется через оптический разветвитель 132 на фотоприемное устройство 150. Далее, сумма сигналов S2', || и S3, ﬩ поступает через согласующие каскады на операционных усилителях на аналого-цифровой преобразователь 160 и, затем демодулируется на собственной частоте контура, т.е. вычитаются значения сигнала нечетных тактов из четных тактов, при этом происходит вычитание шума источника из сигнала с чувствительного элемента ВОГ.
Claims (2)
1. Оптическая схема волоконно-оптического гироскопа, содержащая источник оптического излучения, оптический поляризатор, два оптических разветвителя, сохраняющих поляризацию и оптический циркулятор, сохраняющий поляризацию, отличающаяся тем, что первый оптический разветвитель, сохраняющий поляризацию света и обеспечивающий разделение на два оптических тракта, один из которых, «компенсационный», направлен через преобразователь поляризации и, далее, на соединяющий эти тракты второй оптический разветвитель, сохраняющий поляризацию, а второй оптический тракт - «измерительный» направлен через оптический циркулятор, сохраняющий поляризацию, в схему интегрально-оптическую многофункциональную и, затем, в волоконную катушку, а выходной сигнал от схемы интегрально-оптической многофункциональной через указанный оптический циркулятор направлен на соединяющий тракты разветвитель, который направляет оптические сигналы обоих трактов на фотоприемное устройство.
2. Оптическая схема ВОГ по п. 1, отличающаяся тем, что в оптический тракт компенсационного сигнала встроен оптический регулируемый аттенюатор, управляемый вручную или автоматически.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (ru) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (ru) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203287U1 true RU203287U1 (ru) | 2021-03-30 |
Family
ID=75356050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128988U RU203287U1 (ru) | 2020-09-01 | 2020-09-01 | Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203287U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444704C1 (ru) * | 2010-10-26 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Волоконно-оптический гироскоп |
US20160363446A1 (en) * | 2014-02-26 | 2016-12-15 | Ixblue | Interferometric measurement device |
CN104075704B (zh) * | 2014-06-26 | 2017-08-29 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种具有双干涉仪***的数字闭环光纤陀螺仪 |
US20190331492A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-10-31 | Ixblue | Measuring system and gyrometer comprising such a system |
-
2020
- 2020-09-01 RU RU2020128988U patent/RU203287U1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2444704C1 (ru) * | 2010-10-26 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Волоконно-оптический гироскоп |
US20160363446A1 (en) * | 2014-02-26 | 2016-12-15 | Ixblue | Interferometric measurement device |
CN104075704B (zh) * | 2014-06-26 | 2017-08-29 | 中航捷锐(北京)光电技术有限公司 | 一种具有双干涉仪***的数字闭环光纤陀螺仪 |
US20190331492A1 (en) * | 2016-06-20 | 2019-10-31 | Ixblue | Measuring system and gyrometer comprising such a system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11268811B2 (en) | Non-interferometric optical gyroscope based on polarization sensing | |
CN108534798B (zh) | 一种双偏振光纤陀螺中的偏振非互易误差消除方法及双偏振光纤陀螺 | |
CN109752581B (zh) | 偏振检偏式闭环全光纤电流互感器 | |
JP6949950B2 (ja) | 測定システム及びかかるシステムを含むジャイロスコープ | |
US6370289B1 (en) | Apparatus and method for electronic RIN reduction in fiber-optic sensors | |
CN104792503B (zh) | 一种光学偏振器件分布式串扰测量灵敏度增强的装置 | |
CN102928198A (zh) | 一种光学器件偏振串扰测量的全光纤测试装置 | |
WO2019024753A1 (zh) | 一种互易型差动式调频连续波干涉保偏光纤陀螺仪 | |
CN109724583A (zh) | 一种基于frm的光源相对强度噪声对消结构 | |
CN112066972A (zh) | 一种单光源双偏振的光纤陀螺仪 | |
CN114322976B (zh) | 光纤陀螺及其相对强度噪声光学抑制方法 | |
RU203287U1 (ru) | Оптическая схема ВОГ для снижения шумов источника излучения | |
US7095963B2 (en) | Multi-channel optical receiver for processing tri-cell polarization diversity detector outputs | |
CN112066970A (zh) | 一种双独立偏振态的光纤陀螺结构 | |
CN206863103U (zh) | 一种全光纤电流互感器 | |
US6563587B1 (en) | Fiber optic Sagnac interferometer with spatial filter | |
CN116337033B (zh) | 一种基于四口环形器的双偏振光纤陀螺 | |
CN114935306B (zh) | 一种基于多芯光纤芯间锁相的高稳定干涉装置 | |
JP2001281272A (ja) | 電流・磁界測定装置 | |
JPS5940218A (ja) | 偏波面保存光フアイバを用いた振動測定方法 | |
JP3036951B2 (ja) | 光波干渉計測装置 | |
RU2025655C1 (ru) | Интерферометр для измерения перемещений | |
CN118329001A (zh) | 基于保偏环形器抑制光纤陀螺相对强度噪声的对消*** | |
JPH06167304A (ja) | 変位計 | |
JPS6314305B2 (ru) |