Волоконно-оптический гироскоп

 

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 фртоприемник 5, где интерферирует с излучением, распространяющимся в световоде 2 с противоположном направлении.1 ил.СПС

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr>s 6 01 Р 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666692/10 (22) 27,03.89 (46) 23.02.92.. Бюл. М 7 (71) Киевский филиал Всесоюзного института повышения квалификации руководящих и инженерно-технических работников в области стандартизации, качества продукции и метрологии (72) Б.Н.Иванов (53) 621.7 .054,847(088.8) (56) Шерементьев А.Г. Волоконно-оптический гироскоп, М.; Радио и связь, 1987, с, 122, Бутусов M.M. и,др. Волоконная оптика и приборостроение, M.: Машиностроение, 1987, с. 147. (54) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ ГИРОСКОП (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть. использовано для определения скорости вращения объектов, угла поворота объектов, Цель изобретения— г

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 (1), В этом устройстве квантовый генератор излучает в противоположные стороны два луча. Системой зеркал эти лучи направляют. Ж„„1714515 А1 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 иэ верхнего выхода источника лазерного излучения 3. частично отражается от светоделителя 4 в 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 фотоприемник 5, где интерферирует с излучением, распространяющимся в световоде 2 с противоположном направлении. 1 ил, 4 ся 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 Ц1 вращении объекта, на котором установлено основание устройства, в результате разности путей лучей, идущих в направлении вращения основания и в противоположном

Л направлении, на вход фотоприемника поступает изображение интерференционных полос. Полосы -перемещаются со скоростью, пропорциональной измеряемой угловой скорости, Перемещение полос регистрируется электронным счетчиком полос.

1714515

Сдвиг интерференционных полос определяется формулой где ЛМ вЂ” сдвиг интерференционной картины в долях шага полос;

S — площадь светового контура, которая определяется геометрическими размерами преобразователя угловой скорости устройства; и — разность угловых скоростей вращения контролируемого объекта и Земли относительно оси вращения объекта;

il — длина волны света, излучаемого генератором.

Как показывает формула, повысить чувствительность (разрешающую способность), а следовательно, и точность устройства можно увеличением S, Однако это 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 6 интерференционных полос, отражательные зеркала 7 и 8. Источник лазерного излучения 3 выполнен с двухсторонним

30 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 (s 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, содержащий источник лазерного излучения, светоделитель, фотоприемник, чувствительный элемент, выполненный в виде многовитковой катушки с волоконным световодом, и счетчик интерференционных полос, причем источник лазерного излучения оптически связан с фотоприемником и чувствительным элементом через светоделитель, а выход фотоприемника соединен со счетчиком интерференционных полос, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения габаритов, источник лазерного излучения

Составитель Б. Иванов

Редактор Е, Полионова Техред M.Моргентал Корректор С. йевкун

Заказ 690 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенилм и открытиям при ГКН; СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород. ул.Гагарина, 101 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 чувствительный элемент.