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

16843. Проблемы перевода Problems of Translation 142 KB
  Проблемы перевода Problems of Translation В.ГГак Типология преобразований в актантной структуре высказывания при переводе При переводе нередко приходится прибегать к преобразованиям в актантной структуре высказывания особенно когда мы име
16844. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ 22.04 KB
  П. РАВУССИН Д. БРАККО. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ. Отделение анестезиологии университетской клиники г. Лозанна Швейцария Большое количество церебральных процессов может вести к необратимому повреждению. Эти процессы могут быть классифицированы как трав...
16845. ВНУТРИЧЕРЕПНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ВНУТРИЧЕРЕПНАЯ ГИПЕРТЕНЗИЯ 35.86 KB
  М.В. БАШКИРОВ А.Р. ШАХНОВИЧ А.Ю. ЛУБНИН. ВНУТРИЧЕРЕПНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ВНУТРИЧЕРЕПНАЯ ГИПЕРТЕНЗИЯ. НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко РАМН Москва ВВЕДЕНИЕ Первые попытки дать научное объяснение феномену внутричерепной гипертензии ВЧГ предпринимались еще 200 лет назад. Но...
16846. Основные принципы интенсивной терапии тяжелой черепно-мозговой травмы 26.8 KB
  Потапов А.А. Амчеславский В.Г. Гайтур Э.И. Парфенов А.Л. Островский А.Ю. Филимонов Б.А. Основные принципы интенсивной терапии тяжелой черепномозговой травмы. НИИ нейрохирургии им.Н.Н.Бурденко РАМН Москва Лечебные мероприятия при поступлении пострадавшего в стационар....
16847. Принципы интенсивной терапии при острых субарахноидальных кровоизлияниях нетравматической этиологии 30.58 KB
  Амчеславский В.Г. Тома Г.И. Тенедиева Н.Д. Фокин М.С. Элиава Ш.Ш. Мадорский С.В. Оганесян К.Р. Даушева А.А. Принципы интенсивной терапии при острых субарахноидальных кровоизлияниях нетравматической этиологии. НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко РАМН Москва Острые...
16848. ТОТАЛЬНАЯ ВНУТРИВЕННАЯ АНЕСТЕЗИЯ ИЛИ ИНГАЛЯЦИОННЫЙ НАРКОЗ ДЛЯ ИНТРАКРАНИАЛЬНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ 86.3 KB
  П. РАВУССИН Г. ВАН АКЕН Д. ВАН ХЕМЕЛЬРИК. ТОТАЛЬНАЯ ВНУТРИВЕННАЯ АНЕСТЕЗИЯ ИЛИ ИНГАЛЯЦИОННЫЙ НАРКОЗ ДЛЯ ИНТРАКРАНИАЛЬНЫХ ВМЕШАТЕЛЬСТВ Отделение анестезиологии университетской клиники Лозанна Швейцария отделение анестезиологии университетской клиники Леувен Бел
16849. СТАТУС ЮЖНОДУНАЙСКИХ РУМЫНСКИХ ДИАЛЕКТОВ 83.5 KB
  СТАТУС ЮЖНОДУНАЙСКИХ РУМЫНСКИХ ДИАЛЕКТОВ Для решения проблемы статуса южнодунайских диалектов требуется разграничить с одной стороны понятия €œязык€ и €œдиалект€ и с другой стороны понятия €œдиалект€ и €œнаречие€ или €œговор€. С генетической точки зрения...
16850. ФОРМИРОВАНИЕ РУМЫНСКИХ ДИАЛЕКТОВ 116 KB
  ФОРМИРОВАНИЕ РУМЫНСКИХ ДИАЛЕКТОВ Проблема формирования 4х румынских диалектов: дакорумынского арумынского мегленорумынского и истрорумынского широко обсуждается в румынской лингвистике. Для решения данной проблемы и получения ответов на многочисленные вопросы...
16851. Анализ философии нового религиозного сознания 44.5 KB
  Анализ философии нового религиозного сознания В конце прошлого столетия и особенно в начале настоящего бурно развивающегося XX века получило распространение религиознофилософское движение под названием религиозного ренессанса. Это движение охватило широкие круг...