Микромеханические гироскопы

Волоконно-оптические гироскопы

Цена импульса

Измерение фазового угла

Вывод уравнения статической характеристики ЛГ

Допустим, что резонатор имеет округлую форму.

(1)

(2)

(3)

(4)

Из теории относительности следует: условие оптического резонанса для одного потока света и встречного не нарушаются.

(5)

(6)

(7)

Сделаем подстановку (7) в (6):

(8)

Приравниваем (4) и (8):

Резонатор, который использовали американские ученые Мацек и Девис.

𝑎 = 10 см

Физический смысл: если угловая скорость объекта 1гр/сек, то частота интерференционной картины будет

В ЛГ удобней снимать информацию не изменением частоты (

ψ – фазовый угол интерференционной картины (1)

| (2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

приращение угла поворота объекта при плоском развороте

(8)

Был изобретен в 1975 году.

Основан на применении волоконной оптики (стекловолокно).

Нашли широкое применение во всем мире.

ВОГ является развитием гироскопа Саньяка (вихревой оптический эффект Саньяка).

Суперлюминесцентный диод – лазер, у которого широкий спектр излучения.

Принцип действия: излучатель генерирует электромагнитные колебания определенной частоты соответствующие длине волны (ультракрасное излучение). Этот свет проходит через светоделитель и разделяется на две части. После прохождения по спирали они встречаются, интерферируют и выходят через те же самые концы. Интерференционную картину засвечивает фотоприемник. Фотоприемник преобразует оптический сигнал в электромагнитный.

При отсутствии угловой скорости интерференционная картина занимает нормальное положение и для ее фиксации необходимо три фотоприемника. Интерференционная картина соответствует когерентному свету.

При появлении угловой скорости интерференционная картина смещается на величину (фазу Саньяка), пропорциональную измеряемой угловой скорости.

(1)

Микромеханические сенсоры угловых скоростей, или микромеханические гироскопы (ММГ), являются компонентами микроэлектромеханических систем, отличающихся от других сложностью их функционирования.

Все сенсоры угловых скоростей по своему принципу работы являются вибрационными. В микромеханических гироскопах энергия первичных колебаний инерционной массы (ИМ), обусловленная действием сил, создаваемые актюаторными элементами, преобразовывается в энергию вторичных колебаний, обусловленную действием переносной угловой скорости.

Это преобразование осуществляется вследствие воздействия на чувствительный элемент сенсора инерции Кориолиса. Амплитуда вторичных колебаний ИМ очень мала, поэтому требуется усиление ее в форме совмещения частот первичных и вторичных колебаний с резонансной частотой колебаний упругого подвеса инерционных масс микромеханического гироскопа. Первичные колебания также называются режимом движения (РД) или движением по оси возбуждения, а вторичные – режимом чувствительности (РЧ), или движением по оси выходного сигнала.

Камертонные гироскопы

a_к = 2* V *W

F_к = 2* m * a_к = 2* V * W * m

При возникновении колебаний стержни либо сходятся либо расходятся. Если возникает угловая скорость стержни начинают закручиваться вокруг ножки

Для минимизации шумов используют два гиротрона (2 камертонных гироскопа)

Физическая основа работы это Кориолисовы силы

Дата добавления: 2014-01-07