Идет обработка

Пожалуйста, подождите...

Настройки

Настройки

1. WO2015112042 - СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА

Номер публикации WO/2015/112042
Дата публикации 30.07.2015
№ международной заявки PCT/RU2014/000052
Дата международной подачи 24.01.2014
МПК
G ФИЗИКА
01
Измерение; испытание
C
Измерение расстояний, горизонтов или азимутов; топография; навигация; гироскопические приборы; фотограмметрия или видеограмметрия
19
Гироскопы; поворотно-чувствительные устройства, использующие колеблющиеся массы; поворотно-чувствительные устройства без движущихся масс; измерение угловой скорости с использованием гироскопических эффектов
58
поворотно-чувствительные устройства без движущихся масс
64
гирометры, использующие эффект Саньяка, т.е. смещение электромагнитных пучков в результате их вращения в противоположных направлениях
G ФИЗИКА
01
Измерение; испытание
B
Измерение длины, толщины или подобных линейных размеров; измерение углов; измерение площадей; измерение неровностей поверхностей или контуров
9
Устройства, отличающиеся оптическими средствами измерения
02
интерферометры
G01C 19/64 (2006.01)
G01B 9/02 (2006.01)
Заявители
  • ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ "КВАНТ" OTKRYTOE AKTSIONERNOE OBSCHESTVO "NAUCHNO-PROIZVODSTVENNOE PREDPRIYATE KOSMICHESKOGO PRIBOROSTROENIYA "KVANT" [RU/RU]; ул. Мильчакова, 7, Ростовская обл., Ростов-на Дону, ul. Milchakova, 7 Rostov-na-Donu Rostovskaya obl., 344090, RU
Изобретатели
  • ПРЫГУНОВ, Александр Германович PRYGUNOV, Aleksandr Germanovich; RU
  • СИНЮТИН, Сергей Алексеевич SINYUTIN, Sergey Alekseevich; RU
  • ПРЫГУНОВ, Алексей Александрович PRYGUNOV, Aleksey Aleksandrovich; RU
  • СИНЮТИН, Евгений Сергеевич SINYUTIN, Evgeny Sergeevich; RU
  • МОТИН, Дмитрий Вячеславович MOTIN, Dmitriy Vyacheslavovich; RU
  • КАПУСТЯНСКИЙ, Александр Михайлович KAPUSTYANSKY, Aleksandr Mikhailovich; RU
Агенты
  • КАПУСТЯНСКИЙ, Александр Михайлович KAPUSTYANSKY, Aleksandr Mikhailovich; ул. Извилистая, 8 "б"-26, Ростов-на-Дону, ul. Izvilistaya, 8 "b"-26 Rostov-na Donu, 344000, RU
Дата приоритета
Язык публикации Русский (RU)
Язык подачи Русский (RU)
Указанные государства
Название
(EN) METHOD FOR INCREASING SENSITIVITY OF FIBER-OPTIC GYROSCOPE
(FR) PROCÉDÉ POUR AUGMENTER LA SENSIBILITÉ D'UN GYROSCOPE À FIBRE OPTIQUE
(RU) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА
Реферат
(EN)
The invention relates to the field of instrument engineering and can be used for increasing the sensitivity of fiber-optic gyroscopes based on the Sagnac effect. The achieved technical result consists in increasing the sensitivity of a fiber-optic gyroscope and the stability of the output signal thereof. In a fiber-optic gyroscope based on the Sagnac effect, opposing light flows from each of two outputs of an annular single-mode optical fiber are each directed using fiber-optic gyroscope optical elements into a plane of a photoplate corresponding to same, said photoplate having a reflective Fourier hologram, and the flows being diffracted from the Fourier holograms and directed onto an output plane of a photoreceiving device. Each photoplate having a reflective Fourier hologram reconstructs the light flow with a spherical wavefront. The light flows, reconstructed by the reflective Fourier holograms, are directed at the input plane of the photoreceiving device in such a way that said light flows overlap, forming on said plane an interferogram with a concentration of optical field energy in the central portion thereof. When rotating a sensitive element of the fiber-optic gyroscope in an inertial space, opposing light waves in the single-mode optical fiber travel a different optical path. The changing of the distance of the optical path of each of the opposing light waves becomes, by means of an optical system corresponding thereto, a change of the curvature of the wavefront of the light flow upon exiting said optical system. The light flows from the outputs of each of the optical systems are directed by the fiber-optic gyroscope optical elements to reflective Fourier holograms corresponding to same. When changing the parameters of the curvature of the wavefront of each of the two light flows, which is incident upon a reflective Fourier hologram corresponding thereto and which acts as a reconstructing light flow for said Fourier hologram, a change occurs in the curvature and in the slope of the wavefront of the light flow which is reconstructed by said Fourier hologram. Changing the parameters of the wavefronts of the light flows, which are reconstructed using the reflective Fourier holograms and which are incident to the input plane of the photoreceiving device, leads to a corresponding change in the coordinates of the maximums and minimums of the intensity of the optical field of the interferogram, formed by said flows on said plane. The interferogram, formed on the input plane of the photoreceiving device, allows for separating information which is encoded in the amplitude and phase front of each of the interfering light flows. The coordinates of the maximums and minimums of the intensity of the optical field on said interferogram are determined by the curvature of the wavefronts, and thus by the phase difference of the interfering light flows, and the light intensity in the interference fringes is determined by intensity values of the interfering light flows. The coordinates of the maximums and minimums of the intensity of the optical field of the interferogram remain constant in the presence of changes across a wide range of intensities for each of the light flows interfering on the input plane of the photoreceiving device, and change only in the presence of changes in the curvature of the wavefronts thereof. The angular velocity of rotation of the sensitive element of the fiber-optic gyroscope is determined on the basis of measuring and analyzing changes in the coordinates of the maximums and minimums of intensity of the optical field of the interferogram on the input plane of the photoreceiving device.
(FR)
L'invention se rapporte au domaine de la fabrication d'instruments et peut être utilisée afin d'augmenter la sensibilité de gyroscopes à fibre optique utilisant l'effet Sanyak. Le résultat technique consiste en une augmentation de la sensibilité du gyroscope à fibre optique et de la stabilité du signal de sortie. Dans le gyroscope à fibre optique à effet Sanyak, les flux lumineux à contre-courant provenant de chacune de deux sorties d'une fibre optique annulaire à mode unique sont chacun dirigés par des éléments optiques du gyroscope à fibre optique dans un plan d'une plaque photo correspondante avec un hologramme de Fourier réfléchissant, on procède à une diffraction à partir de ces hologrammes de Fourier, et on les envoie vers le plan d'entrée d'un dispositif de photo-réception. Chaque plaque photo avec un hologramme de Fourier réfléchissant reconstruit le flux lumineux avec un front d'onde sphérique. Les flux lumineux reconstruits par les hologrammes de Fourier réfléchissants sont dirigés vers le plan d'entrée du dispositif de photo-réception de sorte que ces flux lumineux se chevauchent mutuellement et forment sur ce plan un interférogramme avec une concentration d'énergie du champ optique dans sa partie centrale. Lors de la rotation dans l'espace inertiel de l'élément sensible du gyroscope à fibre optique, les flux lumineux à contre-courant dans la fibre optique à mode unique passent par différents trajets optiques. La modification de la longueur du trajet optique de chacune des ondes lumineuses à contre-courant est convertie par un système optique correspondant en une modification de la courbure du front d'onde du flux optique à la sortie de ce système optique. Les flux optiques issus des sorties de chacun des systèmes optiques sont dirigés par les éléments optiques du gyroscope à fibre optique vers les hologrammes de Fourier réfléchissants qui leur correspondent. En modifiant les paramètres de courbure du front d'onde de chacun des deux flux lumineux incidents sur l'hologramme de Fourier réfléchissant correspondant et consistant en flux lumineux reconstruit pour un hologramme de Fourier, on modifie l courbure et l'inclinaison du front d'onde du flux lumineux reconstruit par cet hologramme de Fourier. La modification des paramètres de fronts d'onde des flux lumineux reconstruits par les hologrammes de Fourier réfléchissants et tombant sur le plan d'entrée du dispositif de photo-réception entraîne une modification correspondante des coordonnées des maxima et minima d'intensité de champ optique de l'interférogramme formé par ces derniers sur ce plan. L'interférogramme formé sur le plan d'entrée du dispositif de photo-réception assure la séparation des informations codées en amplitude et en en front de phase de chcun des flux lumineux interférants. Les coordonnées des maxima et minima d'intensité de champ optique sur l'interférogramme sont déterminées par la courbure des fronts d'onde et indiquent la différence de phases des flux lumineux interférants , tandis que l'intensité de la lumière dans les bandes d'interférence est déterminée par les valeurs d'intensité des flux lumineux interférants. Les coordonnées des maxima et minima d'intensité du champ optique de l'interférogramme restent constantes lors de modifications à grande échelle de l'intensité de chacun des flux lumineux interférant sur le plan d'entrée du dispositif de photo-réception, et changent uniquement lors de modifications de la courbure de leurs fronts d'onde. La vitesse angulaire de rotation de l'élément sensible du gyroscope à fibre optique est déterminée à partir de la mesure et de l'analyse des modifications de coordonnées des maxima et minima d'intensité de champ optique de l'interférogramme sur le plan d'entrée du dispositif de photo-réception.
(RU)
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для повышения чувствительности волоконно-оптических гироскопов на основе эффекта Саньяка. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности волоконно-оптического гироскопа и стабильности его выходного сигнала. В волоконно-оптическом гироскопе на основе эффекта Саньяка встречные световые потоки с каждого из двух выходов кольцевого одномодового оптического волокна направляются оптическими элементами ВОГ каждый в плоскость соответствующей ему фотопластинки с отражательной фурье-голограммой, дифрагируют от этих фурье-голограмм и направляются на входную плоскость фотоприемного устройства. Каждая фотопластинка с отражательной фурье-голограммой реконструирует световой поток со сферическим волновым фронтом. Световые потоки, реконструированные отражательными фурье-голограмми направляются на входную плоскость фотоприемного устройства таким образом, чтобы эти световые потоки взаимно перекрывались и формировали на этой плоскости интерферограмму с концентрацией энергии оптического поля в ее центральной части. При вращении в инерциальном пространстве чувствительного элемента ВОГ встречные световые волны в одномодовом оптическом волокне проходят различный оптический путь. Изменение длины оптического пути каждой из встречных световых волн преобразуется соответствующей ей оптической системой в изменение кривизны волнового фронта светового потока на выходе этой оптической системы. Световые потоки с выходов каждой из оптических систем направляются оптическими элементами ВОГ на соответствующие им отражательные фурье-голограммы. При изменении параметров кривизны волнового фронта каждого из двух световых потоков, падающего на соответствующую ему отражательную фурье-голограмму и являющегося реконструирующим световым потоком для этой фурье-голограммы, изменяются кривизна и наклон волнового фронта светового потока, реконструируемого этой фурье-голограммой. Изменение параметров волновых фронтов световых потоков, реконструированных отражательными фурье-голограммами и падающих на входную плоскость фотоприемного устройства, приводит к соответствующему изменению координат максимумов и минимумов интенсивности оптического поля интерферограммы, формируемой ими на этой плоскости. Интерферограмма, формируемая на входной плоскости фотоприемного устройства, обеспечивает разделение информации, закодированной в амплитуде и фазовом фронте каждого из интерферирующих световых потоков. Координаты максимумов и минимумов интенсивности оптического поля на этой интерферограмме определяются кривизной волновых фронтов, а значит разностью фаз интерферирующих световых потоков, а интенсивность света в интерференционных полосах определяется значениями интенсивности интерферирующих световых потоков. Координаты максимумов и минимумов интенсивности оптического поля интерферограммы остаются постоянными при изменениях в широких пределах интенсивности каждого из световых потоков, интерферирующих на входной плоскости фотоприемного устройства, а изменяются только при изменениях кривизны их волновых фронтов. Угловая скорость вращения чувствительного элемента ВОГ определяется на основе измерения и анализа изменений координат максимумов и минимумов интенсивности оптического поля интерферограммы на входной плоскости фотоприемного устройства.
Новейшие библиограф. данные, касающиеся досье в Международном бюро