Исследование метода локального температурного воздействия и его применение для компенсации дрейфа волоконно-оптического гироскопа

• Автор: Рупасов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Причины возникновения температурной ошибки выходного сигнала волоконно-оптических датчиков, связанные с чувствительным элементом
1.2 Причины возникновения температурной ошибки выходного сигнала волоконно-оптических датчиков, связанные с интегральнооптическим модулятором
1.2.1 Температурная нестабильность электрооптического коэффициента фазового модулятора

1.2.2 Пироэлектрический эффект в фазовом модуляторе

1.3 Причины возникновения температурной ошибки выходного сигнала волоконно-оптических датчиков, связанные с источником оптического излучения
1.4 Конструктивные методы борьбы с температурным дрейфом в волоконно-оптических датчиках

1.5 Алгоритмические методы борьбы с температурным дрейфом

1.6 Выводы по главе
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТ, МЕТОДЫ И АППАРАТУРА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Описание исследуемого волоконно-оптического гироскопа
2.1.1 Схема ВОГ
2.1.2 Принцип работы ВОГ в условиях изменяющейся температуры
2.2 Методика дифференцированного исследования температурных свойств волоконно-оптического гироскопа

2.3 Программно-аппаратный комплекс для создания локальных
тепловых воздействий на волоконный контур
ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ
3.1 Исследование зависимости выходного сигнала ВОГ от температуры источника света
3.1.1 Расчет погрешности масштабного коэффициента ВОГ
3.1.2 Экспериментальное исследование влияния температуры источника излучения на выходной сигнал волоконно-оптического гироскопа
3.2 Причины возникновения дрейфа выходного сигнала ВОГ при температурном воздействии на источник света
3.3 Выводы по главе
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ИНТЕГРАЛЬНО-ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ
4.1 Исследование влияния температуры многофункциональной интегрально-оптической схемы на дрейф выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа
4.2 Исследование многофункциональной интегрально-оптической схемы
локальным нагревом
4.3 Исследование влияния паразитной амплитудной модуляции МИОС
4.4 Исследование влияния пироэлектрического эффекта в МИОС на дрейф выходного сигнала ВОГ
4.5 Выводы по главе
ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВОЛОКОННОГО КОНТУРА
5.1 Математическая модель ВОГ с переменными длинами свободных концов волоконного контура, намотанного по квадрупольной схеме
5.1.1 Расчет температурного поля волоконного контура
5.1.2 Расчет паразитной разности фаз в волоконном контуре с заданным температурным полем
5.1.3 Метод вычисления интеграла по длине намотки катушки
5.2 Исследование зависимости выходного сигнала ВОГ от временных температурных градиентов в волоконном контуре
5.3 Исследование анизотропных свойств волоконного контура с временными температурными градиентами
5.3.1 Моделирование влияния временных температурных градиентов в волоконном контуре на показания ВОГ при различных направлениях распространения тепла
5.3.2 Экспериментальное исследование влияния направления температурных градиентов в волоконном контуре на дрейф выходного сигнала ВОГ
5.4 Метод компенсации дефектов ВОК с квадрупольной намоткой
5.4.1 Моделирование влияния длины плеч волоконного контура на ошибку выходного сигнала ВОГ
5.4.2 Экспериментальное исследование влияния температуры на дрейф выходного сигнала ВОГ при различных длинах плеч волоконного контура
5.5 Метод компенсации ошибки выходного сигнала ВОГ, вызванной
температурной нестабильностью волоконного контура
5.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК РАБОТ АВТОРА

Из рис. 1.8(а) видно, что если укоротить один из концов волоконного контура на 4,5 м, угловая ошибка при этом снизится практически до нуля. График на рис. 1.8(6) также свидетельствует о том, что существует такая разница длин плеч волоконного контура, при которой угловая ошибка гироскопа становится равной нулю.
Результаты работы [18] подтверждают, что внесением в волоконный контур определенной асимметрии можно добиться компенсации ошибки выходного сигнала ВОГ, вызванного эффектом Шупа. Однако в представленной работе рассматривалось только влияние радиального температурного градиента, а исследование зависимости выходного сигнала ВОГ от температурного градиента в осевом и азимутальном направлении не проводилось.
Регулировка длин свободных концов волоконного контура для оптимизации его температурных свойств предлагается также в работе [57]. Данный метод предполагает достижение оптимальных параметров катушки за счет последовательного отрезания её свободных концов и последующего измерения реакции выходного сигнала на температурное воздействие. Недостаток подобного подхода заключается в том, что длина отрезаемого волокна выбирается «наугад», и для достижения оптимального состояния требуется неопределенное количество операций. Кроме того, оптическая сварка, используемая для соединения разрезанных волокон, может влиять на температурные свойства ВОК непредсказуемым образом.
1.5 Алгоритмические методы борьбы с температурным дрейфом
Как правило, при построении температурной модели учитывают сразу несколько факторов: температуру ВОК, температуру окружающей среды, температурный пространственный градиент, скорость изменения