2 / 16
И.А. Есипенко, Д.А. Лыков
32
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5
с.в
2
,
LD
c
(1)
где
— разность фаз (фаза Саньяка);
L
— длина оптического волокна;
D
—
диаметр витка волоконного контура;
с.в
— длина световой волны;
c
— ско-
рость света;
— угловая скорость вращения.
В процессе эксплуатации ВОГ подвержен воздействию внешних возмуща-
ющих факторов. Нестационарные воздействия приводят к возникновению ка-
жущейся угловой скорости (дрейфа), которая снижает точность прибора [5].
К таким факторам относятся изменение температуры окружающей среды, аку-
стические шумы, вибрации и удары, воздействие электромагнитных и радиаци-
онных возмущений. Влияние каждого воздействия разработчики ВОГ кон-
структивно снижают. Например, воздействие электромагнитных полей снижает
экран из прецизионного магнитно-мягкого сплава, от вибраций и ударов ВОГ
защищают амортизацией. Для обеспечения постоянства температуры в воло-
конном контуре используют системы теплоизоляции и термостабилизации [6].
Однако полностью избавиться от температурного воздействия невозможно, так
как ВОГ очень чувствителен даже к минимальным изменениям температуры.
Поэтому для коррекции показаний готового изделия применяют алгоритмиче-
скую компенсацию дрейфа в режиме реального времени, используя показания с
термодатчиков, установленных на приборе [7, 8]. Чем ниже исходная амплитуда
кажущейся угловой скорости, тем ниже значение нескомпенсированного дрей-
фа, а, следовательно, точнее прибор. Для создания конструкции точного гиро-
скопа необходимо оценивать дрейф на этапе проектирования, что невозможно
сделать без математического моделирования процесса поведения ВОГ в услови-
ях температурной нестабильности. В связи с этим использование математиче-
ской модели дрейфа для анализа поведения гироскопа является актуальной за-
дачей для проектировщиков.
Первая модель температурного дрейфа [9] учитывала зависимость разности
фаз встречно распространяющихся световых волн от скорости изменения тем-
пературы в жиле кварцевого оптического волокна (термооптический эффект).
В последующем эту модель различные авторы использовали для оценки дрейфа
при различных способах намотки волокна. Авторы работы [10] впервые обра-
щают внимание на влияние напряженно-деформированного состояния на
дрейф ВОГ: изменение температуры приводит к изменению упругих деформа-
ций в волокне, которые вносят дополнительный вклад в разность фаз (упруго-
оптический эффект). В работе [11] приведены качественные представления
форм дрейфов от влияния обоих эффектов. Оказалось, что форма дрейфа, вы-
званного термооптическим эффектом, значительно отличается от формы дрей-
фа, вызванного упругооптическим эффектом, а их амплитуды будут зависеть от
геометрии и физико-механических характеристик компонентов, входящих в
прибор. Например, в работе [12] при расчете дрейфа ВОГ учтены оба эффекта,
показано влияние каждого эффекта на величину и форму дрейфа, представлено