Системи стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



роменя, то при нерухомому контурі фазові набіги обох променів, що пройшли весь контур, будуть однаковими. Під час обертання контура навколо вісі, перпендикулярної до площини контура, фазові набіги променів неоднакові, а різниця фаз променів пропорційна кутовій швидкості обертання Ω контура Q.

На рис.31. зображений ідеальний кільцевий оптичний контур радіусу RK. Промінь світла приходить у точку А і за допомогою дзеркал 31 і 32 розщеплюється на два променя, один з яких розповсюджується у контурі за годинниковою стрілкою, а інший проти годинникової стрілки.

 

Рис.31. Ефект Саньяка в кільцевому оптичному контурі.

 

За допомогою цих же дзеркал, після розповсюдження в контурі, промені об'єднуються і прямують одним шляхом. При нерухомому контурі шляху проходження променів однакові і рівні:

 

(3.6)

 

де с - швидкість світла;

- час проходження периметра контура променем.

Обидва променя приходять у точку А на розщеплювач у фазі. Якщо контур (основа) обертається з постійною кутовою швидкістю Ω, то промінь, який розповсюджується за годинниковою стрілкою, перш ніж потрапляє на розщеплювач, що переміщається, пройде шлях:

 

(3.7)

 

Це викликано тим, що за час проходження променем по замкнутому контуру розщеплювач, який знаходився раніше в точці А, піде в точку В. Для променя, що розповсюджується проти годинникової стрілки, шлях буде:

 

. (3.8)

 

Як видно, шляхи розповсюдження променів, що протилежно рухаються, різні. Оскільки швидкість світла величина постійна, це еквівалентно різному часу проходження променів, що розповсюджуються у протилежних напрямах замкнутого контура, які обертається, τ+ і τ-. Різниця часу розповсюдження променів, або відносне запізнювання зустрічних хвиль:

 

(3.9)

 

або в наближенні першого порядку (по RK відносно с)

 

. (3.10)

 

Вважаючи, що - площа всього контура, вираз запишеться у вигляді:

 

(3.11)

 

Якщо відносне запізнювання зустрічних хвиль, яке зявилось під час обертання, виразити через різницю фаз зустрічних хвиль, то вона складе:

 

(3.12)

 

де - кутова швидкість хвиль випромінювання;

- довжина хвиль випромінювання;

v - частота випромінювання.

Різниця фаз називається фазой Саньяка, та як видно із формули, вона пропорційна кутової швидкості обертання Ω оптичного контура.

Як уже згадувалось, у ВОГ контур створений багатовитковою котушкою оптичного волокна. Якщо довжина нитки оптичного волокна L, та вона накручена на циліндр радіуса R, то фаза Саньяка для ВОГ складає:

 

(3.13)

 

де N - число витків в котушці контура;

SB - площа витка контура;

Ω - кутова швидкість основи з розташованим на ній контуром.

Вимірюючи електронним пристроєм різницю фаз, можна отримати інформацію про кутову швидкість обертання підстави (об'єкту), на якій закріплений оптичний контур. Інтегруючи виміряний сигнал, отримують кут повороту основи (об'єкту). Ця інформація потім використовується для управління і стабілізації об'єктів (дзеркал).

 

3.4 Основні елементи волоконно-оптичного гіроскопа

 

На рис.32. представлена схема пристрою ВОГ. Випромінювання лазерного діода (світловий випромінювач 1) подається на світлоподільник 2 та поділяються на два променя. Два променя, що обійшли контур в протилежних напрямах, рекомбінують на світлоподільнику 2 і змішуються у фотодетекторі 3.

Як відомо основними елементами ВОГ є волоконний контур, світловий випромінювач і фотодетектор. Наявність цих елементів необхідна, але недостатня для конструкції даного гіроскопа. Залежно від конструктивних особливостей конкретного типу ВОГ використовуються самі різні типи оптичних елементів і електронних систем обробки сигналу. Так, разом із згаданими вище трьома оптичними елементами в конструкціях ВОГ застосовують поляризатори, фазові пластинки, ротатори (обертаючі площини поляризації), фазові і частотні модулятори, з'єднувачі і світлоподільники променів, просторові фільтри, дзеркала, інтегральні оптичні схеми тощо.

Розглянемо основні елементи ВОГ:

 

Рис.32. Принципова схема ВОГ.

1 - світловий випромінювач, 2 - світлоподільник, 3 - фотодетектор, 4 - електронний пристрій обробки.

 

Волоконно-оптичний контур виготовляють з одного з трьох видів оптичного волокна, використаних у ВОГ: багатомодового, одномодового і одномодового зі стійкою поляризацією.

Ступінчасті багатомодові світлопроводи, у якого показник заломлення осердя постійний, мають велику дисперсію світлового імпульсу (50 нс/км) і відносно вузьку смугу пропускання (10.20 Мгц км). Багатомодові світлопроводи застосовувалися на початковій стадії розвитку ВОГ, проте властиві ним недоліки, зокрема, погані дисперсійні характеристики, привели до того, що багатомодовий світлопровід був витиснений одномодовим.

В останні роки для виготовлення ВОГ розробники все частіше використовують так зване одномодове волокно (a =5…10, де а - радіус світловедучого осердя, λ - довжина хвилі світла із стійкою поляризацією), що дозволяє зменшити втрати, зберегти поляризацію моди на великих довжинах світловода, позбавитись причин невзаємностей (відсутність дисперсії мод та зменшення дисперсії матеріалу), проте вимагає розробки преци

s