Principio e classificazione della nebbia
(1)principio
Il principio della nebbia è chiamato effetto Sagnac in fisica. In un percorso ottico chiuso, due fasci di luce provenienti dalla stessa sorgente luminosa interferiscono quando convergono nello stesso punto di rilevamento. Se il percorso ottico chiuso ruota rispetto allo spazio inerziale, il fascio che si propaga nelle direzioni positiva e negativa produrrà una differenza di percorso ottico, proporzionale alla velocità dell'angolo di rotazione superiore. La velocità dell'angolo di rotazione viene calcolata utilizzando la differenza di fase misurata dal fotorivelatore.
Dalla formula, maggiore è la lunghezza della fibra, maggiore è il raggio di propagazione ottica e minore è la lunghezza d'onda ottica. Più pronunciato è l'effetto di interferenza. Quindi, maggiore è il volume di nebbia, maggiore è la precisione. L'effetto Sagnac è essenzialmente un effetto relativistico, molto importante per la progettazione dell'umidità.
Il principio della nebbia luminosa si basa sul fatto che un fascio di luce viene emesso da un tubo fotoelettrico e attraversa un accoppiatore (un'estremità entra in un anello con tre diaframmi). Due fasci luminosi entrano nell'anello in direzioni diverse e poi ritornano compiendo un giro completo per sovrapporsi in modo coerente. La luce riflessa torna al LED e ne rileva l'intensità. Il principio della nebbia luminosa sembra semplice, ma l'aspetto più importante è come eliminare i fattori che influenzano il percorso ottico dei due fasci: un problema fondamentale per la nebbia luminosa.
Principio del giroscopio a fibra ottica
(2) classificazione
In base al principio di funzionamento, i giroscopi a fibra ottica possono essere suddivisi in giroscopi a fibra ottica interferometrici (I-FOG), giroscopi a fibra ottica risonanti (R-FOG) e giroscopi a fibra ottica a diffusione Brillouin stimolata (B-FOG). Attualmente, il giroscopio a fibra ottica più maturo è il giroscopio a fibra ottica interferometrico (la prima generazione di giroscopi a fibra ottica), ampiamente utilizzato. Esso impiega una bobina di fibra a più spire per migliorare l'effetto Sagnac. D'altra parte, un interferometro ad anello a doppio fascio composto da una bobina di fibra monomodale a più spire può fornire un'elevata precisione, il che rende l'intera struttura più complessa.
In base al tipo di circuito, la nebbia può essere suddivisa in nebbia a circuito aperto e nebbia a circuito chiuso. Il giroscopio a fibra ottica a circuito aperto (OGG) presenta i vantaggi di una struttura semplice, un prezzo contenuto, un'elevata affidabilità e un basso consumo energetico. D'altra parte, gli svantaggi dell'OGG sono la scarsa linearità ingresso-uscita e una gamma dinamica ridotta. Pertanto, viene utilizzato principalmente come sensore angolare. La struttura di base del giroscopio a fibra ottica a circuito aperto (IFOG) è un interferometro ad anello a doppio fascio. Di conseguenza, viene utilizzato principalmente in situazioni che richiedono bassa precisione e dimensioni ridotte.
Indice di prestazione della nebbia
La nebbia viene utilizzata principalmente per misurare la velocità angolare, e qualsiasi misurazione è soggetta a errore.
(1)rumore
Il meccanismo di rumore della nebbia è principalmente concentrato nella parte di rilevamento ottico o fotoelettrico, che determina la sensibilità minima rilevabile dell'umidità. Nel giroscopio a fibra ottica (FOG), il parametro che caratterizza il rumore bianco in uscita della velocità angolare è il coefficiente di random walk della larghezza di banda di rilevamento. Nel caso del solo rumore bianco, la definizione del coefficiente di random walk può essere semplificata come il rapporto tra la stabilità del bias misurato e la radice quadrata della larghezza di banda di rilevamento in una particolare larghezza di banda.
Se sono presenti altri tipi di rumore o deriva, di solito utilizziamo l'analisi della varianza di Allan per ottenere il coefficiente di random walk con un metodo appropriato.
(2) Deriva zero
Il calcolo dell'angolo è necessario quando si utilizza la nebbia. L'angolo si ottiene mediante l'integrazione della velocità angolare. Sfortunatamente, la deriva si accumula nel tempo e l'errore diventa sempre più grande. In generale, per le applicazioni a risposta rapida (a breve termine), il rumore influenza significativamente il sistema. Tuttavia, per le applicazioni di navigazione (a lungo termine), la deriva nulla ha un'influenza significativa sul sistema.
(3) Fattore di scala (fattore di scala)
Minore è l'errore del fattore di scala, più accurato è il risultato della misurazione.
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Data di pubblicazione: 4 maggio 2023