Волоконно-оптический гироскоп Советский патент 1992 года по МПК G01P3/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости вращения объектов, угла поворота объектов и контроля приборов для измерения угловой скорости и угла поворота..Известно устройство для измерения угловой скорости объектов, содержащее основание, оптический квантовый генератор, резонатор, отражательные и разделительные зеркала, блок питания генератора, приемник и счетчик интерференционных полос

П.

В этом устройстве квантовый генератор

излучает в противоположные стороны два луча. Системой зеркал эти лучи направляются в оптический резонатор, где они проходят по замкнутому контуру навстречу друг другу, а затем одним из полупрозрачных (разделительных) зеркал направляются в счетчик интерференционных полос. При вращении объекта, на котором установлено основание устройства, в результате разности путей лучей, идущих в направлении вращения основания и в противоположном направлении, на вход фотоприемника поступает изображение интерференционных полос. Полосы перемещаются со скоростью,пропорциональной измеряемой угловой скорости. Перемещение полос регистрируется электронным счетчикОм полос.

Сдвиг интерференционных полос определяется формулой

где AN - сдвиг интерференционной картины в долях шага полос;

S - площадь светового контура, которая определяется геометрическими размерами преобразователя угловой скорости устройства;

ш- разность угловых скоростей вращения контролируемого объекта и Земли относительно оси вращения объекта;

А- длина волны света, излучаемого генератором.

Как показывает формула, повысить чувствительность (разрешающую способность), а следовательно, и точность устройства можно увеличениемS. Однако зто связано с увеличением размеров и веса устройства.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является волоконно-оптический гироскоп, который содержит источник лазерного излучения, светоделитель, фотоприемник, счетчик интерференционных полос и чувствительный элемент, выполненный в виде многовитковой катушки с волоконно-оптическим световодом,- причем источник лазерного излучения через светоделитель связан с фотоприемником и чувствительным элементом, а выход фотоприемника подключен к счетчику интерференционных полос 2.

Недостатком известного гироскопа является большие габариты.

Целью изобретения является уменьшение габаритов гироскопа.

Достигается это благодаря тому, что источник лазерного излучения выполнен с двухсторонним выходом и расположен внутри катушки с волоконно-оптическим световодом, причем один выход источника связан со светоделительным элементом непосредственно, а другой - через волоконный световод.

На чертеже схематически показано устройство оптического гироскопа.

Оптический гироскоп содержит основание 1, к которому прикреплена многовитковая катушка с волоконно-оптическим световодом 2, источник лазерного излучения 3, светоделитель 4, фотоприемник 5, счетчик б интерференционных полос, отражательные зеркала 7 и 8. Источник лазерного излучения 3 выполнен с двухсторонним

выходом и размещен внутри многовитковой катушки.

Гироскоп работает следующим образом. Монохроматическое излучение направляется источником 3 в двух ПРОТИВОПОЛОЖНЫХ направлениях. При этом возникает два луча. Прямой луч,- обозначенный на чертеже пунктирной линией, направляется непосредственно в торец световода

2 (в нижней части катушки). Проходя через световод по винтовой траектории, этот луч выходит из торца другого конца световода в верхней части катушки и направляется на поверхность светоделителя 4, который разделяет луч на два. Один из них, проходя через полупрозрачный слой светоделителя, падает на отражательное зеркало 8, а затем направляется в фотоприемник 5. Второй луч, отражаясь от полупрозрачного слоя

светоделителя 4, направляется в источник лазерного излучения 3. Прямой луч источника, обозначенный на чертеже сплошной линией, выходя из источника падает на полупрозрачный слой светоделителя 4 и также разделяется на два луча. Первый из них направляется в торец верхнего конца световода, а второй, проходя через полупрозрачный слой светоделителя, падает на отражательное зеркало 7 и направляется с

помощью светоделителя и зеркала 8 в фотоприемник 5.

При вращении гироскопа вместе с контролируемым объектом в зависимости от

скорости вращения изменяется разность фаз между противоположно направленными источником 3 лучами. В результате этого на входе фотоприемника возникает перемещающаяся интерференционная картина,

Скорость перемещения которой пропорциональна угловой скорости контролируемого объекта. Измеряя скорость интерференционных полос с помощью счетчика 6, оценивают угловую скорость контролируемого

объекта.

Формула изобретения Волоконно-оптический гироскоп, со-, держащий источник лазерного излучения,

светоделитель, фотоприемник, чувствительный элемент, выполненный в виде многовитковой катушки с волоконным световодом, и счетчик интерференционных полос, причем источник лазерного излучения опт1 чески связан с фотоприемником и чувствительным элементом через светоделитель, а выход фотоприемника соединен со счетчиком интерференционных полос, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, источник лазерного излучения выполнен с двухсторонним выходом и расположен внутри многовитковой катушки с волоконным световодом, при этом один из выходов связан со светоделителем непосредственно, а другой выход-через чувствмтельный элемент.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть.использовано для определения скорости вращения объектов, угла поворота объектов. Цель изобретения -уменьшение габаритов гироскопа. Достигается это тем, что источник лазерного излучения 3 выполнен с двухсторонним выходом и расположен внутри многовитковой катушки с волоконным световодом 2. Монохроматическое излучение, выходящее из верхнего выхода источника лазерного излучения 3, частично отражается от светоделителя 4 а волоконный световод 2, а прошедшее светоделитель 4 излучение через зеркала 7 и 8 попадет на фотоприемник 5. Монохроматическое излучение, выходящее из нижнего выхода источника лазерного излучения 3, вводится^непосредственно в световод. Пройдя световод 2, это излучение частично отражается от светоделителя 4 в источник лазерного излучения 3, а прошедшее излучение через зеркало 8 попадает на фртопри- емник 5, где интерферирует с излучением, распространяющимся в световоде 2 с противоположном направлении.1 ил.СПС