Устройство для измерения угловой скорости

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено 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, возникае/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 прямоугольнце импульсы, длительность которых, 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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) SU ill) . (51)5 С 0! P 3/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 07, 03, 92. Бюл, Р 9 (21) 4181542/10 (22) 19. 01. 87 (71) Институт радиотехники и электроники AH СССР (72} Э.И. Алексеев, Е.Н. Базаров, В.Г. Израелян, А.В. Кухта и E.II. мухин (53) 621 .7 .054(088 8) (56) Авторское свидетельство СССР .

9 1111555,кл. G,01 P 3/36, 1983.

Авторское свидетельство СССР

11) 803658, кл. G 01 Р 3!36, 1981 . (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и пред- назначено для измерения угловой скорости вращения в навигационньи при. борах. Цель изобретения - повышение точности измерений; Излучение источника 1 через устройство ввода (вывода) 2 поступает на два различных входа световода 3, выполненного в ( виде многовиткового кольца, распространяясь по нему во встречньй направлениях. Через устройство ввода (вывода): 2 прошедшее световод излу- . чение поступает на фотоприемник 8, где прбисходит интерференция встреч;

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

Цель изобретения - повышение точ» ности измерений эа счет устранения ных волн, между которыми при вращении, согласно эффекту Саньяка, возникает разность фаэ. Два фазовых модулятора 4, 5, установленные между блоком ввода (вывода) и одним из торцов световода, возбуждают гармо, ническими сигналами частоты,

Л.,и -"-е удовлетворяют условию

1рЛ, + qQ. i> h f, где р,. целые числа, zf - ширина полосы пропускания блока обработки сигнала 9.

Сигнал с выхода фотоприемника 8 подается на вход синхронного,детек-. тора 10, на управляющий вход которого поступает сигнал возбуждения первого. фазового модулятора частоты . С выхода синхронного детек-, тора, через гребенчатый фильтр 11, сигнал поступает на компаратор нулевого уровня 12, формирующего прямоугольнь1е импульсы, длительность которых, измеряемая блоком 13, несет информацию о скорости вращения. Циф" ровая форма представления выходного . сигнала упрощает обработку сигнала и автоматизацию измерения. Применение гармонических фазовых модуляторов поз воляет повысить помехоустойчивость измерений. 1 ил.

2 влияния флуктуаций фазы фазового модулятора.

На чертеже изображена блок-схема устройства, включающая источник 1 оптичеСкого излучения, устройство 2 ввода (вывода) излучения, световод

3 в виде многовиткового кольца, 30 где R — радиус кольца, L - длина световода в кольце, Я вЂ” длина волны излучения, в вакууме, С вЂ” скорость света, 35

+ap- угловая скорость вращения.

Для фазового модулятора, установленного на одном из концов световода, за счет эффекта запаздывания встречных волн возникает добавочная переменная разность фаз. Для двух фазовых модуляторов, возбуждаемых по синусоидальному;закону на частотах - иаэс

/ разность фаз.составляет в

45 д Ф sinA + а Ф з1п и, где ЬФ, и а Ф - эффективные амплитуды модуляции.

Ток фотоприемника определяется следующим соотношением

? 1 + ясов <ñ+4 Ф, з3пА t + ь

+ b C sinfL tJ f (2) Гок а „в соответствии с формулой (2) дважды в течение периода Л j2(i обращается в нуль, причем промежуток з 1 47882 первый фазовый модулятор 4, второй фазовый. модулятор 5, генератор б возбуждения первого фазового модулятора, генератор 7 возбуждения второго фазового модулятора, фотоприемник 8, блок 9 обработки сигнала, состоящий из синхронного детектора 1 О, гребенчатого фильтра 11, компаратора 1 2 нулевого уровня, измерителя 13 дли- 10 тельности прямоугольных импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 1 через. устройство 2 поступает на два различных входа световода 3, распространяется по нему во встречных направо лениях и с помощью того же устройства

2 поступает на фотоприемник 8, где происходит интерференция между 20 встречно распространяющимися волнами.

При этом в отсутствие вращения и фаэовой модуляции сдвиг фаз между волнами равен нулю. Для устройства, вращающегося в плоскости кольца све- 25 товода, между встречными волнами возникает разность фаз согласно эф-. фекту Саньяка

4 йИ.

+sr > . (>) с Я С времени at между последовательными об рашен иями ра вен

Г 2 l0 (a C )

Л2 I г 2 (дф ) 8 с »

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 - р onределяется по формуле

Л.

41 RL (2,(в ) (4) Я (1 — - -)

Формула из обретения

Устройство для измерения угловой скорости, содержащее источник оптического излучения, блок ввода-излучения, световод в виде многовиткового кольца, фотоприемник, первый фазовый модулятор оптического излучения, первый генератор возбуждения фазового модулятора, выход которого подключен к задающему входу первого фазового модулятора, блок обработки сигнала, вход которого соединен с выходом фотоприемника, при этом источник излучения оптически связан через блок ввода излучения, световод с фотоприемником, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор возбуждения первого фазового модулятора выполнен в виде источника синусоидального напряжения с частотой

4-„дополнительно введены второй фазовый модулятор, размещенный между одним из торцов световода и блоком ввода излучения, второй гене-.

Длительность д t может быть измерена с помощью г ене ратора 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.

23 дГ

/рЛ., qЛ,i дf где р, q — целые числа, 10

Составитель А. Тимофеев

ТехРед М,амидb к Корректор Т.. Малец

Редактор Н. Тимоиина

Заказ 1424

Подписное

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,,Ж-35 ° Раушская наб., д. 4/5

° В

Производственно-издательский комбинат "Патент" ° г.Ужгород, ул. Гагари1 ь.101

5 14788 ратор возбуждения, выполненный в ви- де источника синусоидалъного напряжения с частотои Л„ выход которого

S подключен к задающему входу второго б фазового модулятора, при этом частоты возбуждения Л, иЯ удовлетворяют условию: — ширина полосы пропускания блока обработки сигнала, а блок обработки сигнала выполнен в вице последовательно соединенных синхронного детектора, управляющий вход которого соединен с выходом первого генератора возбуждения, гребенчатого фильтра, компаратора ну левого уровня и измерителя длительности импульсов.