Устройство для измерения угловой скорости Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 

1

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений угловой скорости вращения в навигационных приборах.

Цель изобретения - повышение точ ности измерений за счет устранения

влияния флуктуации фазы фазового модулятора.

На чертеже изображена блок-схема устройства, включающая источник I оптического излучения, устройство 2 ввода (вывода) излучения, световод 3 в виде многовиткового кольца,

первый фазовый модулятор 4, второй фазовый модулятор 5, генератор 6 возбуждения первого фазового модулятора, генератор 7 возбуждения второго фазового модулятора, фотоприемник 8 блок 9 обработки сигнала, состоящий из синхронного детектора 10, гребенчатого фильтра I 1, компаратора 1 2 нулевого уровня, измерителя 13 дли- тельности прямоугольных импульсов.

Устройство работает следующим обра эом .

Излучение от источника 1 через- устройство 2 поступает на два раз- личных входа световода 3, распространяется по нему во встречных направ- лениях и с помощью того же устройств 2 поступает на фотоприемник 8, где происходит интерференция между встречно распространяющимися волнами. При этом в отсутствие вращения и фазовой модуляции сдвиг фаз между волнами, равен нулю. Для устройства, вращающегося в плоскости кольца све- товода, между встречными волнами возникает разность фаз согласно зфт фекту Саньяка

4FKL

л Ч.

ЯС

.Л

ВР

(О

где R - радиус кольца,

L - длина световода в кольце, Я - длина волны излучения, в

вакууме,

С - скорость света, Я-ef- угловая скорость вращения. Для .фазового модулятора, установленного на одном из концов световода, за счет эффекта запаздывания встречных волн возникает добавочная пере менная разность фаз. Для двух фазовых модуляторов, возбуждаемых по синусоидальному ,закону на частотах Л1 и Л разность фаз составляет

Л V а ф sinJZjt + & Ф sin flf. ,

где & Ф4

и д Ф4 - эффективные амплитуды модуляции .

Ток фотоприемника определяется следующим соотношением

i. 10 П + qcos Ф, sin-flft +

И

Д

(2)

Ток i,, в соответствии с формулой (2) дважды в течение периода обращается в нуль, причем промежуток

(.

времени nt между последовательными обращениями равен

-лт-О

На выходе компаратора нулевого уровня - устройства, вырабатывающего прямоугольный импульс, передний и задний фронты которого совпадают с моментами обращения в нуль сигнала .(2), имеется прямоугольный импульс, длительность которого связана с сань яковской разностью фаз по формуле (3). Угловая скорость вращения устройства -Јвр определяется по формуле

Дс 4ffRL

arctg я 21, (аФг) 2 10.)

л.

(1 -«t-Ј-)}.

(4)

t5 (. а 20 . 25

30

40

ных

+

35

50

55

ок

Длительность a t может быть измерена с помощью генератора стандартной частоты, при этом выходной сигнал будет иметь цифровую форму представления, что упростит обработку сигнала и автоматизацию измерений. .Применение гармонических фазовых модуляторов позволит повысить поме- хочустойчивость измерений, что приведет к повышению точности.

Формула изобретения

Устройство для измерения угловой , скорости, содержащее источник опти- . ческого излучения, блок ввода-излучения, световод в виде многовитко™ вого кольца, фотоприемник, первый фазовый модулятор оптического излучения, первый генератор возбуждения фазового модулятора, выход которого подключен к задающему входу первого 45 фазового модулятора, блок обработки сигнала, вход которого соединен с выходом фотоприемника, при этом источник излучения оптически связан через блок ввода излучения, световод с фотоприемником, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор возбуждения первого фазового модулятора выполнен в виде источника синусоидального напряжения с частотой А0 дополнительно введены второй фазовый модулятор, размещенный между одним из торцов световода и блоком ввода излучения, второй гене51

ратор йозбуждения, выполненный в виде источника синусоидального напряжения с частотой Ли выход которого подключен к задающему входу второго фазового модулятора, при этом частоты возбуждения Л, чЛ.г удовлетворяют условию:

/РЛ,± где р, q - целые числа,

788236

af - ширина полосы пропускания блока обработки сигнала,

а блок обработки сигнала выполнен в виде последовательно соединенных синхронного детектора, управляющий вход которого соединен с выходом первого генератора возбуждения, гре- JQ бенчатого фильтра, компаратора нулевого уровня и измерителя длительности импульсов.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и пред- назначено для измерения угловой скорости вращения в Навигационных при- .борах. Цель изобретения - повышение точности измерений. Излучение источника 1 через устройство ввода (вывода) 2 поступает на два различный входа световода 3, выполненного в виде многовиткового кольца, распространяясь по нему во встречный направлениях. Через устройство ввода (вьюода) 2 прошедшее световод излучение поступает на фотоприемник 8, где происходит интерференция встречных волн, между которыми при вращении, согласно эффекту Саньяка, воз- никае/т разность фаз. Два фазовых модулятора 4, 5, установленные между блоком ввода (вывода) и одним из торцов световода, возбуждают гармоническими сигналами частоты Л, Аь с помощью генераторов 6. 7. Частоты Л, и -л-е удовлетворяют условию /рЛ, ± qn.J и f, где р, q - целые числа, &Ј - ширина полосы пропускания блока обработки сигнала 9. Сигнал с выхода фотоприемника 8 подается на вход синхронного детектора 10, на управляющий вход которого поступает сигнал возбуждения первого фазового модулятора частоты Л,, с выхода синхронного детектора, через гребенчатый фильтр 11, сигнал поступает на компаратор нулевого уровня 12, формирующего прямо- угольнце импульсы, длительность кото- рых, измеряемая блоком 13, несет информацию о скорости вращения. Цифровая форма представления выходного сигнала упрощает обработку сигнала и автоматизацию измерения. Применение гармонических фазовых модуляторов позволяет повысить помехоустоГмивость измерений. 1 ил. о & Ј Ч ОО оо ГчЭ ОО

в

10

I 11