ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №12

УДК: 531.383; 681.7

Волоконно-оптический гироскоп

с системой снижения уровня шума

в выходном сигнале,

математическое моделирование, эксперимент

Д.М. Спиридонов ^1,2, Д.В. Обухович ²

¹ Саратовский национальный исследовательский государственный университет

имени Н.Г. Чернышевского, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

² «НПК «Оптолинк», 124489, Москва, Зеленоград, Сосновая аллея, 6А стр.5

Статья поступила в редакцию 20 сентября 2024 г.

Аннотация. Целью настоящей работы является экспериментальная проверка результатов теоретического исследования, посвященного вопросу снижения уровня шума в выходном сигнале волоконно-оптического гироскопа (ВОГ) путем подавления избыточного шума источника оптического излучения. Наряду с уже имеющейся аналитической математической моделью шумовой составляющей выходного сигнала ВОГ со схемой снижения шума была разработана компьютерная модель в программной среде «Octave», моделирующая работу ВОГ со схемой шумоподавления, вспомогательной импульсной фазовой модуляцией и замкнутым контуром обратной связи по измерению угловой скорости. Также был спроектирован и изготовлен макет ВОГ с системой шумоподавления. Проведен анализ поведения аналитической и компьютерной моделей при изменении значений параметров ВОГ, расхождение в результатах моделирования не превышает 10%. Проведена верификация моделей путем сравнения результатов моделирования с результатами, полученными экспериментальным путем на макете. Методом отклонения Аллана определено, что включение системы шумоподавления приводит к близкому к двукратному снижению шума выходного сигнала. Результаты моделирования и натурного эксперимента отличаются не более чем на 15%, что говорит о достаточно высоком уровне адекватности моделей. Полученный на практике коэффициент шумоподавления хорошо согласуется с теоретической оценкой, что говорит о практически полном подавлении избыточного шума источника оптического излучения.

Ключевые слова: волоконно-оптический гироскоп, ВОГ, избыточный шум, шум интенсивности, суперлюминесцентный диод, СЛД, шумоподавление, моделирование, отклонение Аллана.

Автор для переписки: Спиридонов Дмитрий Михайлович, spiridonov_d_m@mail.ru

Литература

1. Спиридонов Д.М., Обухович Д.В. Аналитическая и компьютерная программная математические модели шума выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа, анализ и верификация // Журнал радиоэлектроники. – 2023. – №. 3.

2. Спиридонов Д.М., Игнатьев А.А., Обухович Д.В. Синтез и анализ математической модели шумовой составляющей выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа с системой компенсации шума // Проблемы оптической физики и биофотоники. SFM-2022. – 2022. – С. 44-48.

3. Алейник А.С. и др. Компенсация избыточного шума в волоконно-оптическом гироскопе // Гироскопия и навигация. – 2016. – Т. 24. – №. 2. – С. 20-32.

4. Кучерков С.Г. и др. Использование вариации Аллана при исследовании характеристик микромеханического гироскопа // Гироскопия и навигация. – 2003. – №. 2. – С. 98-104.

5. Сирая Т.Н. Вариация Аллана как оценка погрешности измерения // Гироскопия и навигация. – 2010. – №. 2. – С. 29-36.

6. Board I. IEEE standard specification format guide and test procedure for single-axis interferometric fiber optic gyros // IEEE std. – 1998. – С. 952-1997.

7. Lefevre H.C. The fiber-optic gyroscope. – Artech house, 2022.

8. Guattari F. et al. A simple optical technique to compensate for excess RIN in a fiber-optic gyroscope // 2014 DGON Inertial Sensors and Systems (ISS). – IEEE, 2014. – С. 1-14.

Для цитирования:

Спиридонов Д.М., Обухович Д.В. Волоконно-оптический гироскоп с системой снижения уровня шума в выходном сигнале, математическое моделирование, эксперимент // Журнал радиоэлектроники. – 2024. №. 12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.12.13