РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУДЫ ОПТИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ТРАНСПАРАНТЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОПОДСТАВКИ В ЛАЗЕРНОМ ГИРОСКОПЕ

Предмет исследования. Исследована оптико-электронная система, позволяющая измерять параметры колебаний виброподставки в кольцевом лазерном гироскопе и служащая для компенсации составляющей его выходного сигнала, обусловленной этими колебаниями. Рассмотрен процесс прохождения лазерного излучения через элементы системы, получено распределение амплитуды оптического поля в плоскости ее транспаранта. Проанализировано распределение амплитуды при малом линейном сдвиге и малом наклоне объектива. Методы. Использованы элементы методики расчета полей в оптических системах чтения и записи информации на цифровых дисках. Исходные параметры лазерного излучения определены исходя из паспортных характеристик источника излучения. Преобразование излучения оптическими элементами системы осуществлялось путем трассировки лучей с использованием лучевых пакетов. Распределение амплитуды оптического поля в плоскости транспаранта вычислялось при помощи дифракционного интеграла с учетом аберраций. Основные результаты. Показано, что вид распределения амплитуды характерен для дифракционно-ограниченных оптических систем с аберрациями. С использованием результатов моделирования установлено, что зависимости изменения этого распределения от сдвига и наклона объектива имеют линейный характер. Практическая значимость. Оптико-электронная система может определять параметры колебаний виброподставки в реальном времени с малыми погрешностями, что позволяет повысить точность работы кольцевого лазерного гироскопа. Анализ и расчет распределения амплитуды оптического поля в плоскости транспаранта является одним из этапов разработки математической модели оптико-электронной системы. Такая модель позволит в дальнейшем провести детальный анализ погрешностей системы и исследовать процесс ее функционирования.

1. Aronovitz F. Fundamentals of the ring laser gyro // Optical Gyros and their Application. RTO-AG-339. 1999. P. 3-1–3-45.
2. Пешехонов В.Г. Современное состояние и перспективы развития гироскопических систем // Гироскопия и навигация. 2011. № 1. С. 3–16.
3. Лукьянов Д.П., Филатов Ю.В., Голяев Ю.Д. и др. 50 лет лазерному гироскопу // ХХ Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. Санкт-Петербург, 2013. С. 7–21.
4. Лукьянов Д.П., Распопов В.Я., Филатов Ю.В. Основы теории гироскопов. СПб.: ОАО«Концерн«ЦНИИ«Электроприбор», 2015. 339 с.
5. Ljung B.H.G. Dither pick-off transducer for ring laser gyroscope. ПатентUS4406965. Опубл. 27.09.83.
6. Зюзев Г.Н. О компенсации частотной подставки лазерного датчика абсолютной угловой скорости // Труды МВТУ. 1982. № 385. С. 10–16.
7. Friedland B. System for measuring the position of vibrating object. ПатентUS4888705. Опубл. 19.12.89.
8. Chen A., Li J., Chu Z. Dither signal removal of ring laser gyro POS based on combined digital filter // Proc. 8^th IEEE Int. Symposium on Instrumentation and Control Technology. London, 2012. P. 178–182.
9. Климкович Б.В., Толочко А.М. Корректирующий фильтр для одноосного кольцевого лазерного гироскопа на виброподставке // Гироскопия и навигация. 2016. T. 24. № 2. С. 41–55. doi: 10.17285/0869-7035.2016.24.2.041-055
10. Авиев А.А. Оптико-электронная система для измерения параметров колебаний виброподставки в кольцевом лазерном гироскопе // Известия ТулГУ. Техническиенауки. 2016. № 6. С. 14–25.
11. Фролов М.Е. Проектирование и расчет высокоапертурных лазерных систем устройств хранения информации на цифровых оптических дисках: дис. … канд. техн. наук. Москва, 2008. 177 с.
12. Звелто О. Принципы лазеров. М.: Мир, 1990. 560 с.
13. Пахомов И.И. Расчет преобразования лазерного пучка в оптических системах. М.: МВТУ, 1984. 54 с.
14. Носов П.А., Пахомов И.И., Ширанков А.Ф. Состояние и перспективы развития методов расчета преобразования лазерного излучения оптическими системами // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. № 9. С. 166–177. doi: 10.18698/2308-6033-2012-9-363
15. Пахомов И.И., Цибуля А.Б. Расчет оптических систем лазерных приборов. М.: Радио и связь, 1986. 152 с.
16. DiMarzio C.A. Optics for Engineers. Boca Raton: CRC Press, 2011. 564 p.
17. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License