Análise de soluções tecnológicas de giroscópios de fibra óptica de alta precisão

Análise de soluções tecnológicas de giroscópios de fibra óptica de alta precisão

1Arquitetura de Tecnologia Central

Efeito de Sagnac e detecção da diferença de fase

O giroscópio de fibra óptica baseia-se no efeito Sagnac.através da medição do movimento angular desencadeado pela diferença de fase entre os dois feixes de propagação inversa da luz para obter a detecção da velocidade angularO caminho óptico do núcleo adota um design de cavidade de ressonância de anel de fibra que preserva o viés, o que reduz o erro de polarização para 0.0001°/h escala.

Processamento de sinal digital completo em circuito fechado

Adotar uma tecnologia de controlo totalmente digital de circuito fechado (por exemplo, arquitetura FPGA+ASIC) para compensar o erro não linear no caminho óptico em tempo real,Melhorar a velocidade de resposta dinâmica para mais de 10 kHz, e suportar a captura instantânea da velocidade angular em cenas de rotação de alta velocidade.

Optimização da fonte de luz de fibras dopadas com erbio

- Não.tecnologia de fonte luminosa ultrafluorescente de fibras biométricas dopadas para alcançar uma potência de baixo ruído de amplo espectro (estabilidade do comprimento de onda < 0,1 ppm), a vida útil da fonte luminosa é prolongada até ao nível de 100 000 horas,reduzindo significativamente o impacto das flutuações da intensidade luminosa na precisão.

2. o programa de concepção do sistema

Módulo de fonte luminosa

Laser de bomba integrado de 980 nm e amplificador de fibra dopado com erbio, estabilidade de potência de saída de±00,01%.

Combinado com o circuito de controlo de temperatura (precisão de±0.01°C), para eliminar a deriva de comprimento de onda da fonte luminosa causada pelo erro de medição.

Montagem de circuito de fibra óptica

Adoptando um anel de fibra óptica simetricamente enrolado de 150 mm de diâmetro para suprimir vibrações e interferências de gradiente de temperatura.

A tecnologia de encapsulamento blindado de várias camadas±0.001°/h estabilidade de desvio zero.

Unidade de processamento de sinal

Baseado na tecnologia de amplificação digital de bloqueio de fase (por exemplo, chip AD630) para extrair sinais de fase fracos.

Diferença de fase mínima detectável < 0.001μrad, correspondente a uma resolução de velocidade angular de 0.0002°- Não.

Módulo de compensação de erros

Integrar sensores de temperatura, campo magnético, vibração de três eixos para construir um modelo de compensação de erros em tempo real.

Através do algoritmo de filtragem de Kalman, o erro integrado é suprimido para menos de 0.0015°- Não.

3Parâmetros-chave de desempenho

Período de parâmetros do indicador Características técnicas

Precisão de medição 0.001°/h (1σ) Norma de requisitos de navegação estratégica

Faixa dinâmica±1500°/s Apoio às manobras de veículos de alta velocidade

Tempo de arranque < 5 segundos Capacidade de resposta rápida ao arranque a frio

Adaptabilidade ao ambiente -40°Caté + 85°CProjeto de amplo intervalo de temperatura de grau militar

4.Escenários típicos de aplicação

Sistema de navegação de alta precisão

Utilizado para navegação inercial de submarinos nucleares (drift de posição < 0,8 milhas náuticas/24 horas) e controlo de posição por satélite (precisão de apontamento 0.001°)).

Orientação de armas estratégicas

Transportado em veículo de reentrada de ICBM, realizando orientação de ponta a ponta (CEP<10m) em ambiente sem GPS.

Plataforma aeroespacial

Aplicado ao controlo de acoplagem da estação espacial (erro relativo de posição < 0.005°) e rastreamento hipersónico da trajetória do veículo.

5Direcção de Evolução Tecnológica

Projeto miniaturizado: desenvolver um anel de fibra óptica miniaturizado com diâmetro < 80 mm, adequado para UAVs e equipamentos de soldado único.

Melhoria do anti-interferência: introdução da tecnologia de fibra de cristal fotônica para melhorar a capacidade de interferência anti-electromagnética até 100 kV/m ambiente de intensidade de campo.

Solução de integração multi-eixo: desenvolver um módulo de pacote integrado de três eixos (volume < 0,5 L), reduzir o consumo de energia para menos de 3 W.