Гироскопы, поворотно-чувствительные устройства с колеблющимися массами, Поворотно-чувствительные устройства без движущихся масс: ..гирометры, использующие эффект Саньяка, т.е. смещение электромагнитных пучков в результате их вращения в противоположных направлениях – G01C 19/64

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной гироскопии. Предложен способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом, включающий настройку и работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, создание частотной подставки с помощью магнитного поля, выделение информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, переключение кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод. При этом предварительно измеряют и/или вычисляют для мод с ортогональными поляризациями зависимость частоты подставки от величины изменения напряжения на пьезоголовке, обусловленной расстройкой периметра резонатора кольцевого лазера, относительно напряжения соответствующего настройке системы регулировки периметра на центр соответствующей моды, при каждом очередном переключении во время измерений угловых перемещений в выбранных промежутках времени этого переключения измеряют зависимость величины изменения напряжения на пьезоголовке от времени относительно значения напряжения для соответствующей моды до начала данного переключения и для моды с ортогональной поляризацией относительно значения напряжения после этого переключения, для каждого выбранного промежутка времени рассчитывают и учитывают ошибки, обусловленные изменением величины частоты подставки из-за расстройки периметра резонатора кольцевого лазера при переключении поляризации, используя предварительно измеренную и/или вычисленную зависимость частоты подставки от величины изменения напряжения на пьезоголовке, обусловленной расстройкой периметра резонатора кольцевого лазера, относительно напряжения соответствующего настройке системы регулировки периметра на центр соответствующей моды и измеренную для этой же моды при данном переключении зависимость величины изменения напряжения на пьезоголовке от времени в этом же выбранном промежутке времени данного переключения относительно соответствующего значения напряжения для этой же моды до или после данного переключения. Такой способ измерения угловых перемещений двухчастотным лазерным гироскопом с переключением ортогональных поляризаций позволяет существенно уменьшить ошибки измерений угловых перемещений за счет уменьшения времени недостоверного съема информации во время переключений поляризаций.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов. Способ предназначен для расширения диапазона измерения угловых скоростей волоконно-оптического гироскопа с открытым контуром, содержащего волоконный кольцевой интерферометр и электронный блок обработки информации, который содержит синхронный детектор для выделения амплитуды сигнала вращения и электронное устройство деления накопленной информации на выходе синхронного детектора на постоянную составляющую сигнала на входе синхронного детектора, а также контур обратной связи по обнулению сигнала рассогласования и содержащего генератор напряжения вспомогательной фазовой модуляции. При этом для измерения угловых скоростей при изменении разности фаз Саньяка в диапазонах ±[(0÷ /4)] радиан; ±[(3 /4+2 n)÷(5 /4+2 n)] радиан; ±[(7 /4+2 n)÷(9 /4+2 n)] радиан, где n=0, 1, 2 , используют модуляцию разности фаз лучей кольцевого интерферометра в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов с амплитудами ± /2 радиан и ±3 /2 радиан, а для измерения угловых скоростей при изменении разности фаз Саньяка в диапазонах ±[( /4+2 n)÷(3 /4+2 n)] радиан; ±[(5 /4+2 n)+(7 /4+2 n)] радиан; используют модуляцию разности фаз лучей кольцевого интерферометра в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов с амплитудами 0 радиан и ± радиан. Технический результат заключается в расширении диапазона измерения угловых скоростей. 10 ил.

Изобретение относится к технике разработки гироскопов. Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) содержит многовитковый замкнутый контур из оптического волокна в виде одномодового двулучепреломляющего световода, излучатель и фотоприемник, два ответвителя, поляризатор, фазовый модулятор и фазовый детектор, а также усилитель, фильтр и генератор. Излучатель через первый ответвитель соединен с первым входом-выходом поляризатора, вторым входом-выходом через второй ответвитель подключенного к первому соответствующему входу-выходу волоконного контура, а также соединенного через фазовый модулятор с этим ответвителем вторым оптическим входом-выходом. При этом первый ответвитель подключен также к оптическому входу фотоприемника, электрическим выходом через усилитель и фильтр подключенного к первому входу фазового детектора, выход которого является также выходом ВОГ, а вторым входом соединенного с выходом генератора, одновременно подключенного к электрическому входу фазового модулятора. Излучатель и фотоприемник соединены с первым ответвителем отрезками одномодового двулучепреломляющего световода и с помощью отрезков такого волокна подключены к поляризатору также первый и второй ответвители, при этом волоконный контур, ответвители, поляризатор и фазовый модулятор выполнены на одном отрезке волокна без стыков. Длина отрезка, соединяющего поляризатор с первым ответвителем, в три раза или больше или меньше длины отрезка, соединяющего поляризатор со вторым ответвителем. При этом длина меньшего из этих отрезков превышает длину деполяризации волокна, но в девять раз меньше длины отрезка волокна, соединяющего излучающий модуль с первым ответвителем. Технический результат заключается в обеспечении возможности обеспечения максимальной степени фильтрации полезного сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к технике разработки гироскопов, основанных на использовании эффекта Саньяка, и может быть применено при изготовлении волоконно-оптических гироскопов (ВОГ).

Сущность изобретения состоит в том, что в волоконно-оптическом гироскопе (ВОГ), содержащем многовитковый замкнутый контур из оптического волокна (далее волоконный контур) в виде одномодового двулучепреломляющего световода, излучатель и фотоприемник, два ответвителя, поляризатор, фазовый модулятор и фазовый детектор, а также усилитель, фильтр и генератор, причем излучатель оптическим выходом через первый ответвитель соединен с первым оптическим входом-выходом поляризатора, своим вторым оптическим входом-выходом через второй ответвитель подключенного к первому соответствующему входу-выходу волоконного контура, а также соединенного через фазовый модулятор с этим ответвителем своим вторым оптическим входом-выходом, при этом первый ответвитель подключен также к оптическому входу фотоприемника, электрическим выходом через последовательно соединенные усилитель и фильтр подключенного к первому входу фазового детектора, выход которого является также выходом ВОГ, а вторым входом соединенного с выходом генератора, одновременно подключенного к электрическому входу фазового модулятора, причем излучатель и фотоприемник соединены с первым ответвителем отрезками двулучепреломляющего оптического волокна (одномодового двулучепреломляющего световода) и с помощью отрезков такого волокна подключены к поляризатору также первый и второй ответвители, при этом волоконный контур, ответвители, поляризатор и фазовый модулятор выполнены на одном отрезке волокна без стыков, причем величины длин отрезков, соединяющих поляризатор с ответвителями, выполнены отличающимися в три раза, при этом длина меньшего из этих отрезков превышает длину деполяризации волокна, но в девять раз меньше длины отрезка волокна, соединяющего излучатель с первым ответвителем.

При этом длина отрезка, соединяющего поляризатор с первым ответвителем может быть или больше, или меньше длины отрезка, соединяющего поляризатор со вторым ответвителем.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении возможности обеспечения максимальной степени фильтрации полезного сигнала в практических условиях ограниченного функционирования отдельных оптических компонентов ВОГ и, соответственно, в увеличении процента выхода годных (по критерию начального сдвига и его стабильности) изделий за счет локализации основных дефектов и выбора длин волокна между оптическими компонентами цельноволоконного ВОГ, при которых возникающие на дефектах вторичные волны, приобретают временные задержки, превышающие время когерентности источника излучения. При этом эффективность интерференции вторичных волн с основными волнами (их взаимная когерентность) значительно уменьшается и, соответственно, уменьшается сдвиг нуля ВОГ, порожденный вторичными волнами.

Изобретение относится к области лазерных информационно-измерительных систем и может быть использовано при создании твердотельных лазерных гироскопов. Гироскоп по первому варианту включает кольцевой лазер, состоящий из полупроводникового оптического усилителя (ПОУ) и кольцевого резонатора, выполненного из смотанного в многовитковую катушку световода, электронную систему, два фотоприемника и волоконно-оптический разветвитель, который имеет четыре оптических порта. Первый порт соединен с одним из двух оптических портов ПОУ, второй - со световодом. Первый и второй порты являются частью кольцевого резонатора, а третий и четвертый порты соединены с фотоприемниками. Электронная система выполнена таким образом, что обеспечивает возбуждение ПОУ током на межмодовой частоте =c/Ln, где c - скорость света в вакууме, L - длина световода и n - показатель преломления световода в вакууме. Гироскоп по второму варианту включает два волоконно-оптических разветвителя конфигурации «2×2», а световод резонатора разделен на две части. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции как в части оптической схемы, так и в части системы обработки сигнала, следствием чего является снижение стоимости гироскопа. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области твердотельных кольцевых лазеров или лазерных гироскопов. Лазерный гироскоп содержит по меньшей мере один оптический резонатор (2) в форме кольца и твердотельную усиливающую среду (3), которые предназначены для обеспечения возможности распространения двух встречных оптических мод (4, 5) в противоположных направлениях одной относительно другой внутри указанного оптического резонатора и прохождения этих мод через усиливающую среду, причем указанная усиливающая среда соединена с электромеханическим устройством (6), сообщающим указанной усиливающей среде периодическое поступательное движение вдоль оси, практически параллельной направлению распространения указанных оптических мод. Таким образом, решетка инверсной населенности, записанная с помощью стоячей волны в усиливающую среду, которая нарушает номинальный режим лазерного гироскопа, значительно ослабляется. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной гироскопии. Способ включает в себя работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера, создание частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера, выделение информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера. Переключения с одной моды кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией в течение каждого из последовательных периодов переключений Т, первый из которых начинается от момента начала измерений угловых перемещений, производят во времена, равные Т/4 и 3Т/4 этих периодов. Изобретение позволяет уменьшить ошибку измерений угловых перемещений в течение каждого периода переключений за время измерений, обусловленную чувствительностью лазерного гироскопа, работающего в двухчастотном режиме, к магнитным полям, не увеличивая числа переключений.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной гироскопии. Способ измерения угловых перемещений лазерным гироскопом включает в себя работу лазерного гироскопа в двухчастотном режиме на одной из ортогонально поляризованных мод кольцевого лазера лазерного гироскопа, создание частотной подставки с помощью наложения магнитного поля на активный элемент кольцевого лазера с эллиптической или круговой поляризацией излучения в активном элементе кольцевого лазера, выделение информации об угловых перемещениях из информации, поступающей от кольцевого лазера, в котором обеспечивают периодическую поочередную работу кольцевого лазера в двухчастотном режиме на модах с ортогональными поляризациями кольцевого лазера, при этом после каждого очередного момента завершения работы кольцевого лазера на любой из этих мод производят переключение кольцевого лазера на моду с ортогональной поляризацией. Изобретение позволяет уменьшить ошибку измерений, обусловленную чувствительностью лазерного гироскопа, работающего в двухчастотном режиме, к магнитным полям.

Изобретение предназначено для измерения абсолютной угловой скорости в системах ориентации и навигации подвижных объектов. Способ заключается в том, что через взаимный звукопровод, выполненный в виде дуги эффективного радиуса R, который много больше длины волны акустического сигнала, пропускают импульсную упругую (акустическую) волну заданной длительности с высокочастотным заполнением и измеряют набег фазы или время распространения упругой волны. Разность набега фаз Саньяка для встречных акустических волн будет пропорциональна проекции абсолютной угловой скорости на ось чувствительности, а знак определяет знак измеряемой угловой скорости. Акустоэлектронный гироскоп состоит из взаимного звукопровода в виде дуги радиуса R, двух идентичных приемопередатчиков акустических волн, расположенных на концах звукопровода, а также блока формирования и обработки сигналов, входы которого соединены со входами приемопередатчиков акустических волн, а выход блока формирования и обработки сигналов выполнен в виде цифровой шины, код на выходе которой пропорционален приращению угла в инерциальном пространстве за время измерения. Изобретение позволяет повысить точность измерений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Настоящее изобретение относится к технике навигации и управления пространственной ориентацией движущихся объектов. В настоящее время наряду с высокоточными гироскопами имеется большая потребность в менее точных, но более надежных удароустойчивых и в то же время сравнительно дешевых гироскопах, применяемых в качестве датчиков ориентации. Они необходимы для управления разнообразными объектами с кратковременными маневрами движения и имеют широкую область применений. Целью изобретения является решение указанной проблемы за счет применения планарно-полосковых волноводов (ППВ) с замедленной групповой скоростью распространения световой волны v _g. Для этого предлагается использовать в резонаторе ППВ с промодулированным эффективным показателем преломления так, чтобы пространственный период модуляции был немного меньше половины длины волны света в волноводе. Такая модуляция может обеспечить значительное замедление волны в волноводе подобно тому, как это происходит в фотонных кристаллах. Для достижения указанного технического результата в планарном гироскопе, содержащем кольцевую петлю интерферометра на оптическом волноводе с включенным в нее фазовым оптическим модулятором, которая подсоединяется своими концами к двум выходным концам Х-образного ответвителя (или двум Y-образным разветвителям), к одному из двух входных концов ответвителя подсоединяется источник световой волны, к другому входному концу подсоединяется фотоприемник, в качестве оптического волновода используют ППВ с периодически модулированным эффективным показателем преломления, причем пространственный период модуляции задается несколько меньшим половины длины световой волны в волноводе. В результате замедления групповой скорости световой волны в волноводном кольце интерферометра достигается снижение необходимой частоты фазового модулятора. 1 ил.

Изобретение относится к приборам для решения задач ориентации, навигации и управления подвижных объектов - самолетов, кораблей, внутритрубных диагностических снарядов, скважинных приборов буровых скважин и т.д. Гироскоп включает резонатор, выполненный из волоконного световода, содержащего оболочку из кварцевого волокна, внутри которой расположена внутренняя оболочка из кварцевого волокна с добавкой окисла германия. В центральной части внутренней оболочки расположена активная сердцевина, которая является сигнальным волокном, выполненным из кварцевого стекла, активированного ионами редкоземельного металла. Световод образует замкнутый контур, намотанный на n-угольном жестком электроизоляционном каркасе с коэффициентом линейного температурного расширения, близким к коэффициенту линейного температурного расширения кварцевого световода, причем в местах перегибов кварцевого световода установлены непрозрачные микрозеркала, а также одно полупрозрачное микрозеркало с прилегающей к нему призмой, предназначенной для вывода оптического сигнала. Расстояние между двумя любыми соседними микрозеркалами и общая длина волоконного световода пропорциональны целым числам длин волн лазерного сигнального излучения. Система накачки выполнена в виде устройства оптической накачки, содержащего лазерный диод и микрообъектив и обеспечивающего возможность накачки в виде пучка параллельных между собой лучей, направленного перпендикулярно к прямолинейному отрезку кварцевого волокна, во внутренней оболочке которого выполнена V-образная, в виде пересекающихся граней канавка, расположенная перпендикулярно осевой линии волокна. Техническим результатом является увеличение масштабного коэффициента. 5 ил.

Изобретение относится к области волоконной оптики и может быть использовано при конструировании волоконно-оптических гироскопов и других волоконных датчиков физических величин на основе кольцевого оптоволоконного интерферометра. Датчик содержит лазерный диод, первый и второй светоделители, первый и второй световодные витковые элементы, фазовый модулятор, волоконный контур и дифференциальный усилитель, температурный датчик, микроконтроллер, функциональное энергонезависимое запоминающее устройство (ЭнЗУ), ЦАП и малошумящий усилитель (МШУ). Выход дифференциального усилителя соединен с первым входом МШУ. Выход температурного датчика шиной последовательного кода соединен с информационным входом микроконтроллера. Выходные параллельные шины микроконтроллера соединены с адресными входами функционального ЭнЗУ. Микроконтроллер шиной считывания соединен с соответствующим входом функционального ЭнЗУ, шиной "Пуск" с соответствующим входом ЦАП. Аналоговый выход ЦАП соединен со вторым входом МШУ. Выход МШУ является выходом датчика угловой скорости. Технической задачей изобретения является коррекция температурного влияния на стабильность выходной характеристики. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приборам ориентации, навигации и систем управления подвижных объектов - самолетов, кораблей, внутритрубных диагностических снарядов, скважинных приборов буровых скважин и т.д. В сверхвысокочастотный резонансный гироскоп, содержащий генератор сверхвысокочастотного напряжения, резонатор, устройство для ввода и устройство для вывода из резонатора сверхвысокочастотного напряжения одной поляризации и электронное устройство для обработки информации об угловой скорости, введен бортовой компьютер, в электронное устройство обработки информации об угловой скорости введены фазочувствительные выпрямители, фильтры и аналого-цифровые преобразователи для связи с бортовым компьютером, в резонатор введены дополнительные устройства для вывода сверхвысокочастотного напряжения, а также фазовращающее устройство, при этом резонатор выполнен в виде кольца с прямоугольным поперечным сечением его корпуса с тонкими стенками, в котором широкая сторона прямоугольника перпендикулярна плоскости кольца и параллельна измерительной оси, причем одно устройство ввода и n+1 устройств вывода сверхвысокочастотного напряжения выполнены в виде круглых штырей, вводимых в резонатор по радиальным направлениям с широкой его стороны с одинаковыми расстояниями между устройствами вывода сверхвысокочастотного напряжения в пределах длины стоячей волны, устройства ввода и вывода сверхвысокочастотного напряжения через последовательно соединенные n+1 фазочувствительный выпрямитель, n+1 фильтр и n+1 аналого-цифровой преобразователь соединены с бортовым компьютером, так что с соответствующими n+1 входами бортового компьютера соединены выходы аналого-цифровых преобразователей. В сверхвысокочастотный кольцевой резонансный гироскоп, в полость резонатора, может быть введен диэлектрик с высоким значением электрической проницаемости с целью дополнительного замедления фазовой скорости электромагнитных волн. Техническим результатом является повышение масштабного коэффициента и упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.