Исследование и оптимизация точностных и динамических параметров волоконно-оптических интерферометрических датчиков

• Автор: Дейнека, Иван Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.11.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Особенности волоконно-оптических фазовых датчиков интерферометрического типа

1.2. Методы формирования выходного сигнала и проблема стабилизации

рабочей точки интерферометра

1.3. Перспективные направления использования волоконно-оптических интерферометрических фазовых датчиков

1.4. Выводы по главе

ГЛАВА 2. СПОСОБЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ФАЗОВОГО ДАТЧИКА С ВЫБОРОМ И СТАБИЛИЗАЦИЕЙ РАБОЧЕЙ ТОЧКИ ИН ТЕРФЕРОМЕТРА (НА ПРИМЕРЕ ВОГ)
2.1. Особенности обработки сигнала ВОГ
2.2. Использование пилообразной фазосдвигающей модуляции для обработки показаний ВОГ
2.3. Способ выделения сигнала ошибки методом разностной демодуляции с последующим интегрированием
2.4. Способы коррекции ФЧХ
2.5. Решение задачи понижения частоты выдачи выходных данных ВОГ применительно к системам навигации

2.6. Программная модель ВОГ и реализация схемы обработки на ПЛИС
2.7. Выводы по главе
ГЛАВА 3. СПОСОБЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ФАЗОВОГО ДАТЧИКА ДЛЯ СЛУЧАЯ, КОГДА РАБОЧУЮ ТОЧКУ НЕЦЕЛЕСООБРАЗНО СТАБИЛИЗИРОВАТЬ (НА ПРИМЕРЕ ВОИДН)
3.1. Особенности обработки сигнала ВОИДН
3.2. Использование пилообразной фазосдвигающей модуляции для обработки показаний ВОИДН
3.3. Способ выделения полезного сигнала с использованием метода наименьших квадратов
3.4. Проблема нелинейности преобразования измеряемого сигнала
3.5. Способ решения задачи развёртывания фазы
3.6. Способы коррекции влияния температуры на показания ВОИДН
3.7. Компенсация зависимости погрешности метода обработки от скорости изменения полезного сигнала ВОИДН
3.8. Выбор оптимального количества ступеней пилообразного модулирующего напряжения
3.9. Программная модель ВОИДН и реализация схемы обработки на ПЛИС
3.10. Экспериментальная проверка работоспособности макета ВОИДН
3.11. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ОБРАТНЫХ СВЯЗЕЙ ДРУГ НА ДРУГА И МЕТОД ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ ВТОРОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ
4.1. Проблема коррекции температурной зависимости полуволнового напряжения модулятора, входящего в состав МИОС
4.2. Проблема взаимного влияния первой и второй обратных связей
4.3. Проблема амортизации и изменения параметров ВОТ со временем
4.4. Принципы одновременного функционирования второй обратной связи и коррекции полуволнового напряжения МИОС по температуре
4.5. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК РАБОТ АВТОРА

фотоприемного устройства. Но, ввиду различного расположения ВОГ в составе системы, [50] абсолютное изменение температуры будет влиять на показания трёх ВОГ по-разному, и корректировать коэффициент усиления ФП также придется в соответствии с величиной этого влияния.
Таким образом, оба вышеописанных способа согласования фазовых задержек ВОГ в составе системы приводят к решению задачи лишь при неизменных параметрах внешней среды и для стабильной работы требуют подстройки с использованием дополнительных обратных связей. Поэтому потребовалось разработать метод, лишенный вышеуказанных недостатков.
Согласно выражению 2.1, величина добавки к подставке в схеме с первой обратной связью рассчитывалась как разность между двумя соседними показаниями АЦП. Для того чтобы уменьшить зависимость коэффициента петлевого усиления ВОГ от изменения величины оптической мощности излучения под действием температуры, было предложено нормировать значения разниц соседних показаний АЦП. Нормировка выполняется по формуле:
где х„ - текущее значение, пришедшее с АЦП, х„-1 - предыдущее значение, пришедшее с АЦП, Л — нормированная величина добавки. Фактически производится нормирование разницы соседних показаний АЦП на величину оптической мощности.
Для доказательства работоспособности данного метода были проведены испытания на трехосном приборе БИМ-3, производимого на базе ОАО «Концерн ЦНИИ «Электроприбор». В ходе испытаний сравнивались две схемы обработки сигнала ВОГ - с нормировкой и без [А12]. Результаты испытаний схемы обработки до введения нормировки представлены на рисунке 2.4. На графике слева представлена зависимость температуры внешней среды от времени. На графике справа изображено изменение