|
|
|
|
Содержание.
Введение......................................................................................
1. Принципы волоконно-оптической гироскопии...................
1.1. Основные характеристики ВОГ..................................
1.2. Принцип взаимности и регистрация фазы в ВОГ.....
1.3. Модель шумов и нестабильностей в ВОГ.................
2. Влияние элементов ВОГ на точностные характеристики системы.................................................................................
2.1. Характеристики источников излучения......................
2.2. Шумовые характеристики волоконно-оптического контура.............................................................................
2.3. Шумовые характеристики фотодетекторов...............
2.4. Анализ прямых динамических эффектов (температурных градиентов и механических напряжений)..............................................................................
2.5. Влияние внешнего магнитного поля на точностные характеристики ВОГ........................................................
3. Методы компенсации погрешностей.................................
3.1. Компенсация паразитной модуляции в волоконно-оптическом гироскопе.....................................................
3.2. Компенсация избыточного шума в волоконно-оптическом гироскопе с ответвителем типа 3x3..........
3.3. Компенсация обратного рэлеевского рассеяния......
3.4. Компенсация влияния эффекта Керра на точность ВОГ...................................................................................
4. Расчет сметной калькуляции НИР.....................................
4.1. Исходные положения..................................................
4.2. Определение трудоемкости и календарных сроков работы.............................................................................
4.3. Расчет расходов по статьям затрат и составление сметной калькуляции......................................................
4.4. Выводы по расчету......................................................
5. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда.........
5.1. Организация рабочих мест.........................................
5.2. Температура, влажность, давление..........................
5.3. Требования к освещению...........................................
5.4. Требования к уровням шума и вибрации...................
5.5. Требования к защите от статического электричества и излучений.............................................................
5.6. Требования к видеотерминальному устройству.......
5.7. Электробезопасность..................................................
5.8. Пожарная безопасность..............................................
5.9. Предполагаемые методы защиты.............................
6. Экология и охрана окружающей среды.............................
Заключение..................................................................................
Введение
Волоконный оптический гироскоп (ВОГ) - оптико-электронный прибор, создание которого стало возможным лишь с развитием и совершенствованием элементной базы квантовой электроники. Прибор измеряет угловую скорость и углы поворота объекта, на котором он установлен. Принцип действия ВОГ основан на вихревом (вращательном) эффекте Саньяка.
Интерес зарубежных и отечественных фирм к оптическому гироскопу базируется на его потенциальных возможностях применения в качестве чувствительного элемента вращения в инерциальных системах навигации, управления и стабилизации. Этот прибор в ряде случаев может полностью заменить сложные и дорогостоящие электромеханические (роторные) гироскопы и трехосные гиростабилизированные платформы. По данным зарубежной печати в будущем в США около 50% всех гироскопов, используемых в системах навигации, управления и стабилизации объектов различного назначения, предполагается заменить волоконными оптическими гироскопами.
Возможность создания реального высокочувствительного ВОГ появилась лишь с промышленной разработкой одномодового диэлектрического световода с малым затуханием. Именно конструирование ВОГ на таких световодах определяет уникальные свойства прибора. К этим свойствам относят:
* потенциально высокую чувствительность (точность) прибора, которая уже сейчас на экспериментальных макетах 0,1 град/ч и менее;
* малые габариты и массу .конструкции, благодаря возможности создания ВОГ полностью на интегральных оптических схемах;
* невысокую стоимость производства и конструирования при массовом изготовлении и относительную простоту технологии;
* ничтожное потребление энергии, что имеет немаловажное значение при использовании ВОГ на борту;
* большой динамический диапазон измеряемых угловых скоростей (в частности, например, одним прибором можно измерять скорость поворота от 1 град/ч до 300 град/с);
* отсутствие вращающихся механических элементов (роторов) и подшипников, что повышает надежность и удешевляет их производство;
* практически мгновенную готовность к работе, поскольку не затрачивается время на раскрутку ротора;
* нечувствительность к большим линейным ускорениям и следовательно, работоспособность в условиях высоких механических перегрузок;
* высокую помехоустойчивость, низкую чувствительность к мощным внешним электромагнитным воздействиям благодаря диэлектрической природе волокна;
* слабую подверженность проникающей гамма-нейтронной радиации, особенно в диапазоне 1,3 мкм.
Волоконный оптический гироскоп может быть применен в качестве жестко закрепленного на корпусе носителя чувствительного элемента (датчика) вращения в инерциальных системах управления и стабилизации. Механические гироскопы имеют так называемые гиромеханические ошибки, которые особенно сильно проявляются при маневрировании носителя (самолета, ракеты, космического аппарата). Эти ошибки еще более значительны если инерциальная система управления конструируется с жестко закрепленными или "подвешенными" датчиками непосредственно к телу носителя. Перспектива использования дешевого оптического датчика вращения, который способен работать без гиромеханических ошибок в инерциальной системе управления, есть еще одна причина особого интереса к оптическому гироскопу.
Появление идеи и первых конструкций волоконного оптического гироскопа тесно связан с разработкой кольцевого лазерного гироскопа (КЛГ). В КЛГ чувствительным контуром является кольцевой самовозбуждающийся резонатор с активной газовой средой и отражающими зеркалами, в то время как в ВОГ пассивный многовитковый диэлектрический световодный контур возбуждается "внешним" источником светового излучения. Эти особенности определяют по крайней мере пять преимуществ ВОГ по сравнению с КЛГ:
1. В ВОГ отсутствует синхронизация противоположно бегущих типов колебаний вблизи нулевого значения угловой скорости вращения, что позволяет измерять очень малые угловые скорости, без необходимости конструировать сложные в настройке устройства смещения нулевой точки;
2. Эффект Саньяка, на котором основан принцип работы прибора, проявляется на несколько порядков сильнее из-за малых потерь в оптическом волокне и большой длины волокна.
3.