Технические разделы

Блок измерителей угловой скорости на основе тетрады ВОГ для космического аппарата

Настоящая дипломная работа посвящена разработке блока измерителей угловой скорости с неортогональной ориентацией осей чувствительности первичных измерителей угловой скорости, представляющего собой тетраду чувствительных элементов (ЧЭ), а именно, волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) для получения информации о движениях космического объекта (КО), конструктивно объединенных в один корпус, обеспечивая при этом необходимые точностные характеристики, называемого в дальнейшем - блок измерителей угловой скорости волоконно-оптический (БИУС ВО).

Блок чувствительных элементов (БЧЭ) данной конфигурации необходим для повышения надежности работы первичных измерителей угловой скорости, т.к. позволяет сохранять работоспособность прибора при отказе одного измерительного канала.

Волоконный оптический гироскоп (ВОГ) - оптико-электронный прибор, создание которого стало возможным лишь с развитием и совершенствованием элементной базы квантовой электроники. Прибор измеряет угловую скорость и углы поворота объекта, на котором он установлен. Принцип действия ВОГ основан на вихревом (вращательном) эффекте Саньяка.

Возможность создания реального высокочувствительного ВОГ появилось лишь с промышленной разработкой одномодового диэлектрического световода с малым затуханием. Именно конструирование ВОГ на таких световодах определяет уникальные свойства прибора. К этим свойствам зарубежные авторы относят:

потенциально высокую чувствительность (точность) прибора, которая сейчас составляет 0,1 град/ч имение;

малые габариты и массу конструкций, благодаря возможности создания ВОГ полностью на интегральных оптических схемах;

невысокую стоимость производства и конструирования при массовым изготовлении и относительную простоту технологии;

малое потребление энергии, что имеет немаловажное значение при использовании ВОГ на борту;

большой динамический диапазон измеряемых угловых скоростей (в частности, например, одним прибором можно измерять скорость поворота от 0.1 град/с до 300 град/с );

отсутствие вращающихся механических элементов (роторов) и подшипников, что повышает надёжность удешевляет их производство;

нечувствительность к большим линейным ускорениям и, следовательно, работоспособность в условиях высоких механических перегрузок;

высокую помехоустойчивость, нечувствительность к мощным внешним электромагнитным воздействиям благодаря диэлектрической природе волокна;

При разработке ВОГ учёные и инженеры сталкиваются с рядом трудностей. Первые связаны с технологией производства элементов ВОГ.

Определенные трудности представляют в изготовление, технологическом процессе, разработки оптических элементов входящих в состав ВОГ..

Вторую трудность связывают с тем, что при кажущейся простоте прибора и относительно высокой чувствительности его к угловой скорости вращения он в то же время чрезвычайно чувствителен к очень малым внешним и внутренним возмущениям и нестабильностям, что приводит к паразитным дрейфам, т.е. к ухудшению точности прибора. К упомянутым возмущениям относятся температурные градиенты акустические шумы и вибрации, флуктуации электрических и магнитных полей, оптические нелинейные эффекты, флуктуации интенсивности и поляризации излучения, дробовые шумы в фотодетекторе, тепловые шумы в электронных цепях и др.

Фирмами и разработчиками ВОГ обе эти задачи решаются. Совершенствуется технология производства элементов ВОГ, теоретически и экспериментально исследуются физическая природа возмущений и нестабильностей, создаются и испытываются различные схемные варианты ВОГ с компенсацией этих возмущений, разрабатываются фундаментальные вопросы использования интегральной оптики. Точность ВОГ уже сейчас близка к требуемой в инерциальных системах управления.

Для корректного решения задачи разработки прибора БИУС-ВО необходимо синтезировать математическую модель изделия, включающую в себя математические модели измерительных каналов ВОГ и матрицу направляющих косинусов, определяющих связь тетрады чувствительных элементов с осями системы координат, связанной с корпусом прибора, разработать основные вопросы конструкции и технологии изготовления волоконно-оптической катушки, оценить точностные характеристики и погрешности прибора, рассмотреть вопросы экономической эффективности и охраны труда.

В теоретической части настоящей работы производится описание математической модели волоконно - оптического гироскопа - чувствительного элемента БИУС-ВО, а также вывод матрицы направляющих косинусов, определяющей связь тетрады чувствительных элементов с осями системы координат, связанной с корпусом прибора.

Еще статьи по технике и технологиям

Технология ремонта, настройки и регулировки ресивера Samsung DSB-350
Устройства для приема спутникового сигнала. Их называют "спутниковые ресиверы" - устройства для раскодировки спутникового сигнала и передачи его на ТВ устройство для показа. Современный спутниковый сигнал - цифровой, поэтому ...

Электронные системы сбора новостей
В наше беспокойное, насыщенное событиями время телезрители испытывают неизменный интерес к актуальной информации о происходящем в стране, и если еще в недалеком прошлом информационные выпуски в основном состояли из отснятых ранее виде ...

© 2018 | www.techexpose.ru