Учет пьезооптических эффектов при моделировании теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа
Автор: Галягин К.С., Ошивалов М.А., Савин М.А.
Статья в выпуске: 4, 2015 года.
Бесплатный доступ
Проблема прогноза и компенсации погрешностей волоконно-оптических гироскопов, вызванных влиянием внешних факторов, существует довольно давно, и до сих пор является актуальной. Особое внимание к ней проявилось в связи с необходимостью увеличить точность приборов для установки в прецизионных устройствах. В статье подробно рассматриваются теоретические аспекты возникновения термически индуцированной фазовой невзаимности волоконно-оптического гироскопа (ВОГ). Вкратце поясняется основной принцип работы ВОГ, а также определяется проблема исследования. Содержится базовая классификация дрейфов ВОГ по причинам, их вызывающим. Приводятся основные определяющие соотношения пьезооптических эффектов, возникающих в кварцевом волокне, кроме того, демонстрируется процедура получения расчетного теплового дрейфа ВОГ. Суть методики расчета сведена к разрешению дифференциального уравнения движения разностным методом. На основании соотношений пьезооптики строится итерационный процесс для расчета времени хода лучей по оптическому контуру ВОГ. В работе также подробно излагается поэтапная методика расчета дрейфа с привлечением как сторонних программных продуктов, так и авторского программного кода. Устанавливается взаимосвязь и очередность выполнения расчетов для получения результата. Так, задача термоупругости ВОГ разрешается в инженерном пакете STAR-CCM+, а собственно расчет дрейфа ведется независимо в среде MATLAB. Приводится и анализируется качественная картина дрейфа ВОГ, полученная прямым численным моделированием без привлечения алгоритмов анализа сигнала. Преимуществом вынесенного отдельно постпроцессора является многократная обработка исходных данных, полученных из расчета термоупругости, любыми методами и способами, запрограммированными пользователем в постпроцессор.
Волоконно-оптический гироскоп, фазовая невзаимность, дрейф, эффект саньяка, разностные методы, схемы укладки, пьезооптика, термоупругость, коэффициент преломления, главные напряжения, число витков
Короткий адрес: https://sciup.org/146211592
IDR: 146211592 | DOI: 10.15593/perm.mech/2015.4.04
Список литературы Учет пьезооптических эффектов при моделировании теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа
- Жижин В. Волоконно-оптические датчики: перспективы промышленного применения//Электронные компоненты. -2010. -№ 12. -С. 17-23.
- Малыкин Г.Б., Андронова И.А. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка//Успехи физических наук. -2002. -Т. 172, № 8. -С. 849-873.
- Логозинский В.Н., Листвин В.Н. Волоконно-оптический датчик вращения //Физоптика, 2011. -URL: www.fizoptika.ru/describtion/book_bind.pdf (дата обращения: 18.11.1014)
- Czommer R. Leistungsfähigkeit fahrzeugautonomer Ortungsverfahren auf der Basis von Map-Matching-Techniken. Von der Fakultät für Bauingenieur und Vermessungswesen der Universität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors-Ingenieurs (Dr.-Ing.) Genehmigte Dissertation. -Stuttgart, 2000.
- Neuhierl T. Eine neue Methode zur Richtungsübertragung durch Koppelung von Inertialmesstechnik und Autokollimation. Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Bauingenieur-und Vermessungswesen der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) Genehmigten Dissertation. -München, 2005.
- Шереметьев А.Г. Волоконный оптический гироскоп. -М.: Радио и связь, 1987. -152 с.
- Окоси Т. Волоконно-оптические датчики. -Л.: Энергоатомиздат, 1990. -256 с.
- Lefevre, Herve Fiber-optic Gyroscopes. -ARTECH HOUSE, INC., 1993.
- Тепловой дрейф волоконного оптического гироскопа/Е.И. Вахрамеев, К.С. Галягин, А.С. Ивонин, М.А. Ошивалов, Т.А. Ульрих//Изв. вузов. Приборостроение. -2011. -Т. 54, № 1. -С. 32-37.
- Рупасов А.В. Исследование метода локального температурного воздействия и его применение для компенсации дрейфа волоконно-оптического гироскопа: дис. … канд. физ.-мат. наук. -СПб., 2014.
- Шарков И.А. Исследование и пути компенсации тепловых воздействий на сигнал волоконно-оптического гироскопа: дис. … канд. техн. наук. -СПб., 2013.
- Прогноз и коррекция теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа/Е.И. Вахрамеев, К.С. Галягин, А.С. Ивонин, М.А. Ошивалов//Изв. вузов. Приборостроение. -2013. -Т. 56, № 5. -С. 79-84.
- Савин М.А. Дрейф волоконно-оптического гироскопа//Современные техника и технологии: сб. докл. ХХ Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых/НИТПУ. -Томск, 2014. -Т. 1. -С. 133-134.
- Филатов Ю.В. Волоконно-оптический гироскоп: учеб. пособие. -СПб.: Изд-во С.Петерб. гос. электротехн. ун-та «ЛЭТИ», 2003. -52 с.
- Ebeling K.J., Michalzik R., Mähnß J. Optische Informationstechnik. -Universität Ulm: Abteilung Optoelektronik, 2009. -191 s.
- Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. -М.: Наука, 1977. -416 c.
- Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. -М.: Наука, 1973. -576 c.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. -М.: Физматлит, 2005. -792 c.
- Смоленский Г.А., Писарев Р.В., Синий И.Г. Двойное лучепреломление света в магнитоупорядоченных кристаллах//Успехи физических наук. -1975. -Т. 116, № 2. -С. 231-270.
- Драницына Е.В., Егоров Д.А. Исследование зависимости выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа от температуры в составе бескарданного инерциального измерительного модуля//Навигация и управление движением: материалы XIV конференции молодых ученых. -СПб., 2012. -С. 447-452.
