ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
31
УДК 53.096
DOI: 10.18698/0236-3933-2017-5-31-46
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ДРЕЙФА ВОЛОКОННО-
ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА И ЕЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ВЕРИФИКАЦИЯ
И.А. Есипенко
1
esipenkoivan@gmail.comД.А. Лыков
1, 2
lykovdaperm@gmail.com1
АО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания»,
Пермь, Российская Федерация
2
Пермский национальный исследовательский политехнический университет,
Пермь, Российская Федерация
Аннотация
Ключевые слова
Представлена математическая модель теплового дрей-
фа волоконно-оптического гироскопа, вызываемого
термопереходным процессом, включающая в себя
влияние термо- и упругооптического эффектов. Для
нахождения полей температуры и деформаций в воло-
конном контуре поставлена несвязанная квазистацио-
нарная задача термоупругости. В качестве воздействия
рассмотрен нагрев окружающей среды со скоростью
1
С/мин с последующим выходом на стационарный
режим. Численное решение поставленной задачи вы-
полнено методом конечных элементов в программном
комплексе
ANSYS
. Представлены распределения ско-
ростей температуры и деформаций вдоль волокна с
течением времени. Анализ расчетных данных позволил
установить качественные и количественные особенно-
сти составляющих дрейфа, вызванных указанными
выше эффектами, и принять упрощающие гипотезы
для рабочей модели дрейфа. Проведены эксперименты
с тремя волоконными контурами, показавшие удовле-
творительное соответствие расчетным данным
Волоконно-оптический гироскоп,
тепловой дрейф, термопереход-
ный процесс, метод конечных
элементов
Поступила в редакцию 18.01.2017
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Введение.
Волоконно-оптический гироскоп (ВОГ) — высокоточный оптико-
электронный прибор для измерения угловой скорости объекта, на котором он
установлен [1, 2]. Широкое применение ВОГ в системах стабилизации, управле-
ния и навигации стало возможным вследствие большого динамического диапа-
зона и высокой чувствительности измеряемых угловых скоростей.
Принцип действия ВОГ основан на эффекте Саньяка [3, 4]. Суть эффекта
состоит в том, что разность фаз двух световых волн, распространяющихся по
замкнутому контуру в противоположных направлениях при вращении контура
вокруг оси, нормальной к его плоскости, пропорциональна угловой скорости
вращения: