МЕТОДИ ЗМЕНШЕННЯ ВПЛИВУ ТЕМПЕРАТУРНИХ ГРАДІЄНТІВ НА ЧУТЛИВІСТЬ ВОЛОКОННО-ОПТИЧНОГО ГІРОСКОПА
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.67(1).2024.306720Ключові слова:
волоконно-оптичний гіроскоп (ВОГ), термоіндукована похибка ВОГ, волоконна котушка, ефект Шупе, пружно-оптичний ефект, квадрупольна і спеціальна квадрупольна намотки волокна, клеючий компаундАнотація
Термоіндукована похибка є однією з основних обмежень чутливості волоконно-оптичних гіроскопів (ВОГ). Аналіз термочутливості ВОГ ґрунтується на дослідженні ефекту Шупе та пружно-оптичного ефекту у волоконному контурі. Основна вимога, яка водночас ставиться, це збереження принципу взаємності для променів, що розповсюджуються у зустрічних напрямках волоконного контуру. Визначено, що термічно індукована різниця фаз цих променів не повинна перевищувати Dj(t) ≈ 10-7 рад. Для зменшення термочутливості ВОГ використовуються різні методи, серед яких квадрупольні методи намотування волоконного контуру, використання безкаркасних котушек, а також котушек із спеціальних матеріалів. Значна увага приділяється покращенню властивостей волокна і клеючих компаундів для мінімізації впливу температури на оптико-фізичні характеристики цих компонентів волоконного контуру. В статті розглянуті переваги і недоліки кожного з методів компенсації термоіндукованої похибки ВОГ. Приведені аналітичні співвідношення, що характеризують вплив температурних градієнтів на чутливість вимірювання кутової швидкості і фази Саньяка при використанні ВОГ. Частина методів вирішення вказаної проблеми розглянуті в цій статті. Однак постійно вдоскона-люються елементна база і засоби обробки сигналу ВОГ, здійснюється перехід на інтегрально-оптичні технології, що відкриває нові шляхи з мінімальними витратами підвищити чутливість ВОГ. На основі проведених досліджень надані практичні рекомендації щодо зменшення впливу температурних градієнтів на чутливість ВОГ. Робота може бути корисною для фахівців, що працюють в галузі проєктування ВОГ.
Посилання
O. K. Kucherenko, Fiber-optic gyroscopes: a study guide. Kyiv, Ukraine: KPI named after Igor Sikorskyi, 2023. [Electronic resource]. Available: https://ela.kpi.ua/handle/123456789/54613 (in Ukrainian)
D. M. Shupe, “Thermally induced nonreciprocity in the fiber-opticinterferometer”, Appl. Opt., vol. 19, pp. 654-655, 1980.
Friedemann Mohr, “Thermooptically Induced Bias Drift in Fiber Optical Sagnac Interferometers”, Journal of lightwave technology, vol. 14, no. 1, pp. 27-41, 1996.
Xuyou Li, Weiwei Ling, Kunpeng He, Zhenlong Xu and Shitong Du, “A Thermal Performance Analysis and Comparison of Fiber Coils with the D-CYLWinding and QAD”, MDPI, Sensors. 16(6), 2016. DOI:10.3390/s16060900
Lianjie Shan, Jing Li, Junli Liu, Hao Su, Yingchun Liang, “Low strain variation design method of the quadrupolar fiber coil based on the comprehensive stress analysis”, Optoelectronics and advanced materials - Rapid communications, vol. 11, no. 5-6, pp. 342 – 348, 2017.
Serdar Ogut, Berk Osunluk, Ekmel Ozbay, "Modeling of thermal sensitivity of a fiber optic gyroscope coil with practical quadrupole winding", in Proc. SPIE10208, Fiber Optic Sensors and Applications XIV, 1020806 (27 April 2017); California, United States. DOI: 10.1117/12.2258030.
Schadt, F., Physikalische Modellierung und Ana-lyse thermisch und mechanisch bedingter Messa-bweichungen in faseroptischen Rotationssensoren, Ph.D. dissertation, University Magdeburg (2002).
S. Minakuchi, “Thermal strain in lightweight composite _ber-optic gyroscope for space application”, J. Lightwave Technol. 33(12), pp. 2658-2662, 2015.
F. Mohr, F. Schadt, «Bias error in ber optic gyroscopes due to elastooptic interactions in the sensorber," Proc. SPIE, 5502, pp. 410-413, 2004.
A. Ohno, A. Kurokawa, T. Kumagai, S. Nakamura, and K. Hotate, “Applications and Technical Progress of Fiber Optic Gyros in Japan”, Optical Fiber Sensors, 2006.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 О. К. Кучеренко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
