75373

ЭФФЕКТ САНЬЯКА

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Эффект Саньяка является следствием релятивистского закона сложения скоростей: линейной скорости вращения интерферометра и фазовых скоростей встречных волн. В случае использования встречных электромагнитных волн с длиной волны  различие времен распространения Т приводит к появлению разности фаз : . 2 Если все элементы интерферометра расположены на вращающейся платформе разность фаз встречных волн не зависит от показателя преломления и дисперсии среды в которой они распространяются....

Русский

2015-01-12

371 KB

5 чел.

ЭФФЕКТ САНЬЯКА (1913)

Принципиальная схема интерферометра Саньяка

L - источник света, S – экран, M1 – M3 – зеркала, BS – светоделительная пластина

Наблюдаемый эффект: если интерферометр вращать, интерференционные полосы сдвинутся. Смещение полос пропорционально угловой скорости вращения .

Причина: Вращение влияет на время распространения сигнала любого происхождения по замкнутому пути. Время распространения по направлению вращения больше, чем против направления вращения.

Разность времен распространения Т зависит от угловой скорости вращения:

                                                         (1)

S0 – площадь фигуры, ограниченной замкнутым контуром M1-M2-M3-BS-M1, - проекция угловой скорости вращения на перпендикуляр к плоскости интерферометра.

Эффект Саньяка является следствием релятивистского закона сложения скоростей: линейной скорости вращения интерферометра и фазовых скоростей встречных волн. Соотношение (1) справедливо, если r << c. Параллельный перенос оси вращения не влияет на разность времен Т (1).

В случае использования встречных электромагнитных волн с длиной волны различие времен распространения Т приводит к появлению разности фаз :

.                                                         (2)

Если все элементы интерферометра расположены на вращающейся платформе, разность фаз встречных волн не зависит от показателя преломления и дисперсии среды, в которой они распространяются.

Первые опыты поставлены Ж. Саньяком с интерферометром, имевшим сторону длиной 0,5 м; скорость вращения выбиралась в диапазоне 50 – 140 об/мин.

1925 г.: А. Майкельсон, Г. Гэль, Ф. Пирсон измерили с помощью эффекта Саньяка угловую скорость вращения Земли. Использован интерферометр со сторонами 630х340 м, свет распространялся в стальных трубах диаметром 30 см, откачанных до давления 12 мм рт.ст. Наблюдавшееся смещение: 0,2360,002 полосы.

ВОЛОКОННЫЕ ГИРОСКОПЫ (Fiber Optic Gyros)

Использование многовитковой катушки из оптического волокна позволяет увеличить эффект Саньяка пропорционально количеству витков N:

                                            (3)

R – радиус витка волокна.

Принципиальная схема волоконного варианта интерферометра Саньяка

ВОГ – волоконно-оптический гироскоп

фаза Саньяка – разность фаз встречных волн в оптическом гироскопе

Зависимость выходного сигнала ВОГ от разности фаз встречных волн

Метод несимметричной фазовой модуляции

а – прямое измерение фазы Саньяка, б,в – модуляционный метод измерения фазы Саньяка, г – двойная модуляция фазы на высокой и низкой частотах

Волна, распространяющаяся внутри волокна против часовой стрелки, проходит через модулятор 5 с задержкой во времени: .

Мощность волны на входе фотоприемника (вариант б-в):

                    (5)

Амплитуда первой гармоники частоты модуляции m в выходном сигнале пропорциональна sin

Вариант г) – двойная модуляция. Амплитуда низкочастотных колебаний фазы m2 выбирается так, чтобы в выходном сигнале амплитуда первой гармоники высокой частоты была равна нулю.

Взаимная фазовая модуляция приводит к модуляции интенсивности света, падающего на фотоприемник

i = γ[1 + cos(π / 2 + y )] = γ(1 sin y ) при 2nτ0 t (2n + 1)τ0 .

i = γ[1 + cos(π / 2 + y )] = γ(1 + sin y ) при(2n + 1)τ0 t 2(n + 1)τ0 .

Δi = γ2sin(y ) .

Модулятор создает линейно изменяющийся во времени набег фазы φ(t)

Высокоточные ВОГ

    

 

ПОРОГ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ВОГ

СРЕДНЕЙ ТОЧНОСТИ

0,05 – 15 о/час.

Источники паразитных сигналов и шумов в ВОГ

Поляризационная невзаимность встречных волн: при распространении в волокне появляется различие поляризаций встречных волн, набеги фазы волны в волокне зависят от ее поляризации.

Схема ВОГ, устраняющая поляризационную невзаимность встречных волн

1 – источник излучения, 2 – фотоприемник, 3 – катушка из витков волокна,

4 – оптические разветвители, 5 – фазовый модулятор, 6 – поляризатор

Обратное рассеяние приводит к «проникновению» в волну излучения из встречной волны, имеющего другую фазу появление паразитных колебаний выходного сигнала за счет интерференции с рассеянным излучением

В качестве источника света используется не лазер, а суперлюминесцентный светодиод, имеющий малую длину когерентности (10 – 20 мкм)

Основные источники шумов в выходном сигнале: 1) дробовой шум фотоприемника, 2) естественный шум источника излучения

Предел чувствительности ВОГ к вращению

вследствие шума фотоприемника


Наблюдаемые на экране
S интерференционные полосы

1 – источник излучения,

2 – фотоприемник,

3 – катушка из витков волокна,

4 – оптический разветвитель,

5 – фазовый модулятор

Мощность светового потока на входе фотоприемника:

,            (4)

Р0 – мощность светового потока в каждой из встречных волн.

Pin

Р0

Р0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

40270. Подготовительный этап аудиторской проверки 60.5 KB
  Подготовительный этап включает в себя несколько моментов: предварительное планирование; сбор общих сведений о клиенте; получение информации о правовых обязательствах клиента; оценка уровня существенности; ознакомление с системой внутреннего контроля; анализ рисков; разработка общего плана и программы аудита. Доказательная информация и правовые обязательства клиентов получение адекватной информации необходимо также для ознакомления с бизнесом клиента. Источниками информации могут служить публикации на общеэкономические...
40271. Показатели уровня и экономической эффективности интенсификации 40.5 KB
  При рассмотрении интенсификации сельского хозяйства необходимо различать два ее аспекта: уровень интенсивности производства и экономическую эффективность интенсификации. Уровень интенсивности сельскохозяйственного производства отражает степень концентрации средств производства и труда на одной и той же земельной площади. К основным показателям уровня интенсивности сельскохозяйственного производства И относятся следующие. В условиях инфляции и резкого повышения цен для объективной оценки уровня интенсивности производства необходимо...
40272. Показатели экономической эффективности использования ресурсов 36 KB
  Стоимостные: Землеотдача Зот выражает отношение стоимости валовой ВП товарной продукции ТП сельского хозяйства или растениеводства валового дохода ВД чистого дохода ЧД прибыли от реализации с. продукции П к стоимости земельных ресурсов Сз или к земельной площади ПЛз: Для определения стоимости земли используют или рыночную цену или нормативную цену земли. Натуральные показатели эффективности использования земли: урожайность сельскохозяйственных культур; производство основных видов продукции растениеводства зерна...
40273. Покупатель customer и client 20 KB
  А client клиент чаще всего адвоката или банка а также постоянный покупатель и постоялец в гостинице но в основном это слово сейчас используется в компьютерной терминологии.
40274. Положение о бухгалтерской службе 41 KB
  Общие положения Главная бухгалтерия является самостоятельным структурным подразделением предприятия на правах отдела подчиняется главному бухгалтеру. Организация учета финансовохозяйственной деятельности предприятия. Структуру и штаты главной бухгалтерии утверждает директор предприятия в соответствии с типовыми структурами аппарата управления и нормативами численности специалистов и служащих с учетом объемов работы и особенностей производства. Организация учета основных фондов сырья материалов топлива готовой продукции денежных средств...
40277. Положения по бухгалтерскому учету 25.5 KB
  Соблюдение требований и методологических рекомендаций изложенных в ПБУ является обязательным при составлении бухгалтерской отчётности и ведении регистров бухгалтерского учёта в Российской Федерации. Перечень действующих ПБУ [править] принятых Министерством финансов РФ ПБУ 1 2008 Учётная политика организации ПБУ 2 2008 Учет договоров строительного подряда ПБУ 3 2006 Учёт активов и обязательств стоимость которых выражена в иностранной валюте ПБУ 4 99 Бухгалтерская отчётность организации ПБУ 5 01 Учёт материальнопроизводственных...
40278. Пользователи бухгалтерской информацией 25 KB
  В зависимости от основных интересов и целей это могут быть государственные органы и общественные организации юридические лица имеющие отношения к данной компании физические лица акционеры зарубежные партнеры и инвесторы. К тем которые не имеют прямого финансового интереса относятся органы государственного и международного регулирования и контроля органы налоговой службы органы государственной статистики органы государственных и международных целевых фондов органы государственных и международных комиссий и комитетов участники...