Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/Thomson-CSF/B19830825Elc013.shtml

Оптический гироскоп на одной ИС

Группа французских инженеров провела успешные испытания макета волоконно-оптического гироскопа на одной интегральной оптической схеме, что, вполне вероятно, может стать началом широкого коммерческого внедрения таких датчиков вращения. Это лишь первый шаг на пути к производству простого, недорогого и надежного гироскопа, который может найти не только традиционное авиационно-космическое, но и значительно более широкое применение, скажем в автомобилях, а также в качестве основного компонента высокоточных и широкодиапазонных приборов для измерения тока.

Разработанный в центральных научно-исследовательских лабораториях фирмы Thomson-CSF в парижском пригороде Корбевилль этот гироскоп использует эффект Саньяка — фазовый сдвиг света, распространяющегося внутри движущегося объекта. Группа под руководством Эрве Ардитти разработала прибор для одной плоскости, выполняющий все функции гироскопа и собранный из одномодовых полосковых световодов. Это позволило избежать недостатков, связанных как с использованием дискретных оптических компонентов, юстировка которых затруднительна, а стабильность и надежность сомнительны, так и прецизионных волоконно-оптических соединителей, которые достаточно дороги.

Действие гироскопа Саньяка основано на том, что фаза светового луча сдвигается под действием вращательного движения. В волоконно-оптическом гироскопе это явление используется при помощи лазерного луча, разделяемого светоделителем пополам и подаваемого на два конца многовитковой катушки из одномодового волокна.

В отсутствие вращения два выходящих из ка-тушки луча подвергаются конструктивной или деструктивной интерференции в зависимости от расщепления луча. В том и другом случае сигнал на выходе не говорит о наличии какого-либо вращения.

В случае вращения объекта, на котором установлен такой гироскоп, на выходе будет получаться создающий интерференционную картину сдвиг фазы, величина которого пропорциональна вращению. Свет, выходящий из двух концов оптического волокна, объединяется светоделителем и подается на фотодетектор, выходной сигнал которого можно подать на навигационный прибор.

В одноосевом макете фирмы Thomson функцию расщепления луча выполняет интегральная оптическая схема, представляющая собой разветвляющий одномодовый диэлектрический световод (см. рисунок). Это устройство делит на две равные части свет, поступающий от арсенид-галлиевого лазерного диода гироскопа, и подает его на два выхода разветвляющего световода.

Деление поровну. Простая плоская интегральная оптическая схема в гироскопе фирмы Thomson делит луч источника света на два и направляет выходное излуче
Деление поровну. Простая плоская интегральная оптическая схема в гироскопе фирмы Thomson делит луч источника света на два и направляет выходное излучение из чувствительной катушки в приемник.

Световоды сформированы методом диффузии титана в подложку из ниобата лития размером 15*30 мм и соединяются с катушкой из 550 м оптического волокна, помещенной в тороидальную металлическую оболочку. Выходной сигнал принимается на малошумящий кремниевый фотодетектор.

На обоих концах волоконно-оптической катушки имеются два фазовых модулятора в виде пьезоэлектрических трубок, на которые намотано несколько витков волокна и которые возбуждаются со сдвигом фазы на 180° для получения модуляции разности фаз, идеально отцентрованной относительно нуля. Модуляция фазы позволяет максимизировать сигнал, когда гироскоп находится в покое. Это в свою очередь обеспечивает значительно более высокую чувствительность к вращению.

Перспектива производства такого гироскопа, который можно будет продавать по цене 100 долл., уже возбудила интерес к возможному использованию его в навигационных системах автомобилей. Кроме того, предвидится возможность использования такого гироскопа для применений, не имеющих отношения к навигации.

В рамках работ по контракту с Национальным управлением электростанций Франции группа из фирмы Thomson-CSF присоединила одномодовый волоконно-оптический зонд к интерферометру Саньяка и получила таким образом прибор, способный измерять токи от нескольких микроампер до мегампер.

В созданном приборе используется магнитооптический эффект Фарадея, относящийся — как и инерциальное вращение — к необратимым эффектам, что позволяет избежать таких проблем, как сильный нагрев и возникновение давления, наблюдающиеся обычно при измерениях столь больших токов [pp.74,76].

Роберт Т. Галлахер

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 56, No.17 (673), 1983г - пер. с англ. М.: Мир, 1983, стр.18

Electronics Vol.56 No.17 August 25, 1983 A McGraw-Hill Publication

Раздел: ЭЛЕКТРОНИКА ЗА РУБЕЖОМ

Тема:     Франция





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/Thomson-CSF/B19830825Elc013.shtml