RU2566384C1 - Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения - Google Patents
Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566384C1 RU2566384C1 RU2014126909/28A RU2014126909A RU2566384C1 RU 2566384 C1 RU2566384 C1 RU 2566384C1 RU 2014126909/28 A RU2014126909/28 A RU 2014126909/28A RU 2014126909 A RU2014126909 A RU 2014126909A RU 2566384 C1 RU2566384 C1 RU 2566384C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical radiation
- optical
- devices
- orientation
- information processing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения угловой скорости и линейного ускорения. Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения, состоящий из основного канала приемо-передачи оптического излучения, включающего волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником и приемником оптического излучения, соединенного электрически с блоком обработки информации и оптически, через световод, с чувствительным элементом, включающим в себя устройство ориентации оптического излучения, выполненное из кварцевого стекла в форме параллелепипеда, частично покрытое зеркальным напылением, дополнительно содержит: центрально-закрепленную балку, с квадратной боковой стороной, и семь дополнительных устройств ориентации оптического излучения, с каждой стороны расположены по два устройства ориентации оптического излучения; и две прокладки, расположенные под местом подсоединения световодов к скрепленным устройствам ориентации оптического излучения, обеспечивающие зазор между четырьмя устройствами ориентации оптического излучения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей волоконно-оптического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта для обеспечения измерения угловой скорости и линейного ускорения относительно двух осей инерциальной системы координат. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения угловой скорости вращения вокруг двух осей и линейных ускорений вдоль двух осей инерциальной системы отсчета, связанной с центром масс летательных аппаратов аэрокосмической техники.
Известен волоконно-оптический преобразователь давления, состоящий из источника оптического излучения, световода, передающего оптическое излучение от источника оптического излучения к волоконно-оптическому ответвителю, волоконно-оптического ответвителя, световода, передающего оптическое излучение от волоконно-оптического ответвителя к чувствительному элементу и обратно, чувствительного элемента, состоящего из призмы полного внутреннего отражения и отражательной мембраны, световода, передающего оптическое излучение от волоконно-оптического ответвителя к приемнику оптического излучения, приемника оптического излучения, блока обработки информации - прототип (Бусурин В.И., Жеглов М.А., Казаръян А.В. Волоконно-оптический преобразователь давления. Патент на изобретение №2457453 от 27 июля 2012 г., Б.И. №21).
Технический результат, создаваемый изобретением, - расширение функциональных возможностей волоконно-оптического преобразователя на основе оптического туннельного эффекта для обеспечения измерения угловой скорости и линейного ускорения относительно двух осей инерциальной системы координат.
Для достижения указанного результата предлагается микро-опто-электромеханический преобразователь, состоящий из основного канала приемо-передачи оптического излучения, включающего волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником оптического и приемником оптического излучения, соединенного электрически с блоком обработки информации и оптически, через световод, с чувствительным элементом, включающим в себя устройство ориентации оптического излучения, выполненное из кварцевого стекла в форме параллелепипеда, частично покрытое зеркальным напылением, отличающийся тем, что в чувствительный элемент введены центрально-закрепленная балка с квадратной боковой стороной и семь дополнительных устройств ориентации оптического излучения, при этом все восемь устройств ориентации оптического излучения расположены симметрично относительно геометрического центра балки, параллельно передней, задней, верхней и нижней граням балки, с каждой стороны расположены по два устройства ориентации оптического излучения, прикрепленные зеркально расположенными малыми боковыми гранями друг к другу, каждая пара скрепленных устройств ориентации оптического излучения опирается плоскостью, обращенной к балке, на стойку, расположенную под местом соединения двух скрепленных устройств ориентации оптического излучения между собой, обеспечивающую крепление балки, и две прокладки, расположенные под местом подсоединения световодов к скрепленным устройствам ориентации оптического излучения, обеспечивающие зазор между четырьмя устройствами ориентации оптического излучения, расположенными симметрично, относительно каждой из половин центрально-закрепленной балки, выполненной из пьезоматериала со светопоглощающим покрытием и электрическими контактами, расположенными с обоих торцов балки, при этом зеркальное напыление отсутствует на областях устройств ориентации оптического излучения, соответствующих прямоугольной проекции балки на поверхности устройств ориентации оптического излучения, микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости дополнительно содержит семь каналов приемо-передачи оптического излучения, каждый из которых соединен оптически, через световод, с одним из семи дополнительных устройств ориентации оптического излучения и электрически с блоком обработки информации, устройство управления, соединенное с блоком обработки информации и электрическими контактами центрально-закрепленной балки.
Применение вместо отражательной мембраны центрально-закрепленной балки из пьезоматериала со светопоглощающим покрытием семи дополнительных устройств ориентации оптического излучения, семи дополнительных каналов приемо-передачи оптического излучения и устройства управления позволит обеспечить чувствительность микро-опто-электромеханического преобразователя к воздействию угловой скорости и линейного ускорения относительно двух осей инерциальной системы координат, связанной с центром масс объекта.
На фиг. 1 представлена структурная схема микро-опто-электромеханического двухосевого датчика угловой скорости и линейного ускорения.
На фиг. 2 (основной вид), фиг. 3 (вид А), фиг. 4 (вид Б) представлена конструкция чувствительного элемента микро-опто-электромеханического двухосевого датчика угловой скорости и линейного ускорения.
Микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости содержит восемь каналов приемо-передачи оптического излучения A1-A8, включающие источник оптического излучения 1, световод 2, передающий оптическое излучение от источника 1 к волоконно-оптическому ответвителю 3, световод 4, осуществляющий передачу оптического излучения от волоконно-оптического ответвителя 3 к чувствительному элементу 5 и обратно, световод 6, передающий оптическое излучение от волоконно-оптического ответвителя 3 к приемнику оптического излучения 7, блок обработки информации 8, предназначенный для расчета измеренного значения угловых скоростей Ω_Y-изм, Ω_Z-изм и линейных ускорений a_Y-изм, a_Z-изм, соответствующих значению угловых скоростей объекта Ω_Y-ВХ, Ω_Z-ВХ и линейных ускорений a_Y-ВХ, a_Z-ВХ объекта в инерциальной системе координат, блок управления 13, предназначенный для формирования управляющих импульсов, по командам от блока обработки информации 8, подающихся на устройство поглощения оптического излучения чувствительного элемента.
Чувствительный элемент 5 микро-опто-электромеханического двухосевого датчика угловой скорости и линейного ускорения состоит из восьми устройств ориентации оптического излучения 9, выполненных в виде прямоугольных параллелепипедов из кварцевого стекла, покрытых зеркальным напылением, исключая области, расположенные под прямоугольной проекцией центрально-закрепленной балки 10 на поверхности параллепипедов, центрально-закрепленной балки 10 из пьезоматериала со светопоглощающим покрытием, стоек 11, обеспечивающих крепление центрально-закрепленной балки, прокладок 12, обеспечивающих зазор между четырьмя устройствами ориентации оптического излучения, расположенными симметрично, относительно каждой из половин центрально-закрепленной балки.
Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения работает следующим образом. Источник оптического излучения 1 генерирует оптическое излучение заданной мощности и подает его в световод 2, который передает оптическое излучение к волоконно-оптическому ответвителю 3. Волоконно-оптический ответвитель 3 обеспечивает передачу оптического излучения из световода 2 в световод 4. По световоду 4 оптическое излучение вводится в устройство ориентации оптического излучения 9. В зависимости от зазора между устройством ориентации оптического излучения 9 и граничащей с ней стороной центрально-закрепленной балки 10, за счет оптического туннельного эффекта часть оптического излучения покинет устройство ориентации оптического излучения через области, где отсутствует зеркальное напыление. Зазор между плоскостями свободных концов центрально-закрепленной балки 10 и устройствами ориентации оптического излучения 9 может меняться под действием сил Кориолиса, возникающих из-за продольных колебаний балки 10, выполненной из пьезоматериала, возбуждаемых электрическим сигналом блока управления 13, по командам от блока обработки информации 8, и вращения свободных концов балки с угловой скоростью Ω_Y-ВХ, Ω_Z-ВХ, вокруг двух осей Y и Z, вызывающих деформацию свободных концов балки в двух плоскостях вращения, что приводит к изменению во времени потока оптического излучения распространяющегося в каждом из устройств ориентации оптического излучения, причем световой поток будет меняться по гармоническому закону с частотой, определяемой частотой колебаний пьезоэлемента центрально-закрепленной балкой и амплитудой, пропорциональной угловой скорости, воздействующей на объект. При этом воздействие линейного ускорения a_Y-ВХ, a_Z-ВХ, направленного вдоль осей Y и Z, приведет к возникновению постоянного светового потока, не зависящего от колебаний пьезоэлемента. Оптическое излучение, которое останется в устройстве ориентации оптического излучения, отразившись от грани, расположенной напротив световода 4, вернется обратно в световод 4 и через волоконно-оптический ответвитель 3 попадет в световод 6, а затем на приемник оптического излучения 7, где преобразуется в электрический сигнал. Блок обработки информации 8 преобразует электрический сигнал с восьми каналов в измеренные значения угловой скорости Ω_Y-ВХ, Ω_Z-ВХ, вокруг двух осей Y и Z, и линейного ускорения a_Y-ВХ, a_Z-ВХ, направленного вдоль осей Y и Z в инерциальной системе координат, связанной с объектом.
Изобретение может быть использовано для измерения угловых скоростей и линейных ускорений подвижных объектов.
Claims (1)
- Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения, состоящий из блока обработки информации, чувствительного элемента и основного канала приемо-передачи оптического излучения, включающего волоконно-оптический ответвитель, связанный световодами с источником и приемником оптического излучения, при этом канал приемо-передачи оптического излучения соединен электрически с блоком обработки информации и оптически, через световод, с чувствительным элементом, включающим в себя устройство ориентации оптического излучения, выполненное из кварцевого стекла в форме параллелепипеда, частично покрытого зеркальным напылением, отличающийся тем, что в чувствительный элемент введены центрально-закрепленная балка с квадратной боковой стороной и семь дополнительных устройств ориентации оптического излучения, при этом все восемь устройств ориентации оптического излучения расположены симметрично относительно геометрического центра балки, параллельно передней, задней, верхней и нижней граням балки, с каждой стороны расположены по два устройства ориентации оптического излучения, прикрепленные зеркально расположенными малыми боковыми гранями друг к другу, каждая пара скрепленных устройств ориентации оптического излучения опирается плоскостью, обращенной к балке, на стойку, расположенную в месте соединения двух скрепленных устройств ориентации оптического излучения, обеспечивающую крепление балки, и две прокладки, расположенные под местом подсоединения световодов к скрепленным устройствам ориентации оптического излучения, обеспечивающие зазор между четырьмя устройствами ориентации оптического излучения, расположенными симметрично, относительно каждой из половин центрально-закрепленной балки, выполненной из пьезоматериала со светопоглощающим покрытием и электрическими контактами, расположенными с обоих торцов балки, при этом зеркальное напыление отсутствует на областях устройств ориентации оптического излучения, соответствующих прямоугольной проекции балки на поверхности устройств ориентации оптического излучения, микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости дополнительно содержит семь каналов приемо-передачи оптического излучения, каждый из которых соединен оптически, через световод, с одним из семи дополнительных устройств ориентации оптического излучения и электрически с блоком обработки информации, устройство управления, соединенное с блоком обработки информации и электрическими контактами центрально-закрепленной балки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126909/28A RU2566384C1 (ru) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014126909/28A RU2566384C1 (ru) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566384C1 true RU2566384C1 (ru) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014126909/28A RU2566384C1 (ru) | 2014-07-02 | 2014-07-02 | Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566384C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641507C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Микро-опто-электро-механический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта |
RU2806242C1 (ru) * | 2023-09-06 | 2023-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Компенсационный микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1624328A1 (ru) * | 1988-11-22 | 1991-01-30 | Предприятие П/Я А-3565 | Датчик угловой скорости |
US20030094046A1 (en) * | 1993-03-30 | 2003-05-22 | Kazuhiro Okada | Angular velocity sensor |
RU2010150855A (ru) * | 2010-12-13 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный | Волоконно-оптический преобразователь давления |
-
2014
- 2014-07-02 RU RU2014126909/28A patent/RU2566384C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1624328A1 (ru) * | 1988-11-22 | 1991-01-30 | Предприятие П/Я А-3565 | Датчик угловой скорости |
US20030094046A1 (en) * | 1993-03-30 | 2003-05-22 | Kazuhiro Okada | Angular velocity sensor |
RU2010150855A (ru) * | 2010-12-13 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный | Волоконно-оптический преобразователь давления |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641507C1 (ru) * | 2016-09-09 | 2018-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Микро-опто-электро-механический датчик угловой скорости на основе волнового твердотельного гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта |
RU2806242C1 (ru) * | 2023-09-06 | 2023-10-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Компенсационный микрооптоэлектромеханический датчик угловой скорости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4293188A (en) | Fiber optic small displacement sensor | |
CN107728134A (zh) | 集成参考光路稳定***的调频连续波激光测距装置 | |
US4717253A (en) | Optical strain gauge | |
CN104698468A (zh) | 光纤光学相干测距装置和光纤光学测距方法 | |
US9518816B2 (en) | Dual beam splitter interferometer measuring 3 degrees of freedom, system and method of use | |
US20170307437A1 (en) | Opto-mechanical transducer for the detection of vibrations | |
CN102353441A (zh) | 小型自适应光纤超声传感器 | |
US4648274A (en) | Photoelastic measuring transducer and accelerometer based thereon | |
RU2544885C1 (ru) | Микро-опто-электромеханический датчик угловой скорости | |
RU2566384C1 (ru) | Микро-опто-электромеханический двухосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения | |
CN103344255A (zh) | 一种新型光纤环性能评测装置 | |
CN101368978B (zh) | 双芯光纤集成式加速度计及测量方法 | |
RU2607731C1 (ru) | Микро-опто-электромеханический трехосевой датчик угловой скорости и линейного ускорения | |
EP3086091B1 (en) | Rotationally biased fiber optic gyroscope | |
RU2539681C1 (ru) | Волоконно-оптический преобразователь линейного ускорения на основе оптического туннельного эффекта | |
CN216160830U (zh) | 全光纤拖曳线列阵 | |
CN104316159B (zh) | 一种实现准分布式振动传感的方法 | |
CN208689070U (zh) | 基于多普勒效应的双重修正式测速传感器 | |
CN210533395U (zh) | 一种能够对伴生调幅进行消除的光纤干涉装置 | |
CN110608761B (zh) | 一种能够对伴生调幅进行消除的光纤干涉装置及方法 | |
CN204269222U (zh) | 一种实现准分布式振动传感的装置 | |
CN103344315B (zh) | 一种光纤平衡干涉高速测振*** | |
CN113466871A (zh) | 一种全光纤拖曳线列阵 | |
RU81323U1 (ru) | Совмещенный волоконно-оптический датчик давления и температуры | |
Jelić et al. | An intensiometric contactless vibration sensor with bundle optical fiber for real time vibration monitoring |