Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, для измерения угловой скорости.
Известно устройство для измерения угловой скорости по я1вт.св.И° S03658i содержащее источник когерентного оптического излучения, волоконный светодиод, свернутый в многовитковое; кольцо, устройство ввода и вывода оптического излучения, фазовый модулятор, фотоприемник, при этом фазовый модулятор расположен на умает- ке светодиода, находящемся на расстоянии меньшем половины от одного из его входов, при этом частота фазовой модуляции определяется ус2G
где С - сколовием W
-- arcsin.
рость света, N - показатель преломления волоконного световода. Волоконный фазовый, модулятор представляет собой обычно пьезокерамическую
(Л G
пластинку,к которой приклеивается или прижимается волоконный световод. При подаче переменного электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку последняя наминает колебаться в такт изменениям напряжения на ней и создавать продольные
или поперечные механические напря4жения в волоконном световоде, что приводит к фазовой модуляции света, проходящего по волоконному световоду. При работе фазового модулятора в волоконном световоде возникают акустические возмущения, которые рапространяются ; от модулятора по волоконному световоду. Рлияниераспространяющихся по волоконному световоЮду упругих возмущений на волоконный световод таково, что оптический путь лучей, распространяющихся в том же направлейии, что и направление движения упругих возмущений, отличается от оптического пути встречного луча. Это приводит к снижению томности устройства. Цель изобретения - повышение точ ности устройства при больших скоростях и расширение динамического диа пазона измеряемых угловых скоростей Цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено импуль ным блоком управления, первый модулирукэдий выход которого подключен к источнику когерентного излучения, второй модулирующий выхол - к фазовому модулятору, а выход коммутации - к фотоприемнику. На фиг.1 представлена схема устройства J на фиГо2-10 - временные и фазовые диа граммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит источник оптического излучения 1, оптически согласованного с волоконным световодом 2 черед устройство 3 ввода-вывода излучения в светодиод (из светодиода) , прдставлякицего собой делительную пластинку. На выходе световода 2 установлен фотоприемник k, Устройство также содержит фазовый модулятор 5 и импульсный блок 6 управления, пер&ый основной модулирующий выход которого подключен к источнику 1 оптического излучения, второй дополнительный мод лируипчий выход - к фазовому модулятору 5, а выход коммутации - к фотоприемнику t. Устройство для измерения угловой скорости работает следующим образом Последовательность импульсов от источника оптического излучения Т, мо дулированного с помощью импульсного блока 6 управления (фиг.2) поступает на устройство ввода и вывода оптического излучения , с помощью которого делится на два луча равной интенсивности и направляется на торцы волоконного световода 2, так что в световоде 2 распространяются две волны навстречу друг другу При этом часть излучения источника оптического излучения отражается от торцов волскна 2 и попадает на фотоприемник k, который в этот момент заперт, так как отсутствуют отпирающие его импульсы (фиг.З), и таким образом исключается влияние о раженного лазерного излучения на точность измерения угловых скоросте Выходящее из концов световода излучение через время запаздывания t (фиг.) , равное времени прохождения света по волокну 2, снова попадает на устройство 3 ввода-вывода излучения и направляется им на фотоприемник, который открывается импульсами (фиг.З), поступающими с импульсного блока 6 управления. В фотоприемнике появляется импульсный сигнал длительностью (фиг.4), соответствующей длительности импульсов оптического источника излучения (фиг.2)..интенсивность которых является функцией измеряемой угловой скорости. Длительность периода следования импульсов t определяется временем распространения света по волокну & , длительностью импульса оптического источника излучения c,(j и выбирается несколько большим их суммы ). в течение времени Т (фиг.) в интервале времени to - t, (фиг.2) осуществляется амплитудная индикация угловой скорости. Сигнал амплитудной индикации в фотоприемнике 4 усиливается, фильтруется, детектируется и поступает на регистрацию. В момент времени t (фиго2) импульсный блок 6 управления включает фазовый модулятор 5. Модуляция осуществляется в течение: времени Т (фиг,5) 6 иктервале времен ; t - tj (фиг.2)„ Импульсный режим индикации осуществляется, как и при отсутствии фазовой модуляции, подачей отпирающих импульсов () с импульсного блока 6 управления. Импульсы сигнала в этом случае прсмодулированы с частотой фазовой модуляции (фиг. 7), и npi детектировании полярность сигнала на выходе детектора будет зависеть от направления измеряемой угловой скоростио На диаграмме (фиг.8) приведена зависимость изменения выходного сигнала от угловой скорости при индикации ее по изменению амплитуды импульсов На диаграмме (фиг,9) приведена та же зависимость при индикации ее по изменению амплитуды и полярности модулирующего импульса сигнала частоты фазовой модуляции При линейно возрастающей скорости Q,(t) (фиг.10) зависимости на фиг.8 и 9 являются соответственно косинусоидой и синусоидой. Таким 1 образом, данное устройство позволяет определять значение угловой скорости в период времени Т (фиг.f) когда не работает фазовый модулятор и не вносится погрешностей в это определение, и в другой период времени Т2 (фиг.5), когда работает фазо вый модулятор. Следующий цикл измерений начинается с задержкой Та . Пауза выбрана из условий эффективного затухания ме ханических возмущений, распространяющихся по волокну qpM работе фазового модулятора. Например, при длине волокна L 1000 м импульсы имеют следующие параметры: 3,33х к10-/сек,&, 10-10 сек. t « 5х П О с, Т, Т 1 -г 1 Z, } 5 Изменение угловой скорости происхо дит в двух различных режимах: 1) режим с фазовой модуляцией обеспечивает высокую точность при малых скоростях вращения j 2) режим импульсной амплитудной модуляции - при более высоких скоростях. Одновременно использование двух таких режимов поз воляет обеспечить увеличение динамического диапазона в сторону больших угловых скоростей с сохранением чувствительности „ При работе фазового модулятора максимальная чувствитель1. / ность достигается при малых скоростях вращения, когда сдвиг фазы в предложенном устройстве составляет величину не более десятков градусов. При сдвиге фазы (+U/2)n (п --целое число) чувствительность минимальна, а при индикации сигнала по изменению амплитуды импульсов максимальная чувствительность достигается как раз тогда, сдвиг фазы в устройстве равен (и/2)п При измерении сигнала в широком динамическом диапазоне изменения скоростей он меняется по синусоиде в первом случае (фазовая модуляция) и по косинусоиде во втором случае (амплитудно-импульсная модуляция), Средняя точность остается одинаковой в широком диапазоне скоростей и близка к максимальной, так как в областях А и В (эпюры фиг„8 и 9) достигается наибольшая крутизна изменения синусоиды и косинусоиды, что позволяет расширить динамический диапазон на несколько порядков. Из эпюр фиг.ВиЭ видно также, что с увеличением скорости чувствительности в областях А и В остаются одинаковыми ввиду периодичности функций (синусоиды и косинусоиды). Оценочное значение чувствительности устройства: за короткий период времени -10 угл.град/с, за длительный период - 10 угл.град/ч.
I
