gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»gyroscopy-531Research ArticleСтатьиПути повышения точности волоконно-оптических гироскоповКурбатовА. М.

Курбатов Александр Михайлович, заместитель главного конструктора по ВОГ. 

КурбатовР. А.

Курбатов Роман Александрович, кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории. 

ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры» (Москва).Russian Federation201205032026201102121Copyright © Курбатов А.М., Курбатов Р.А., 20262026Курбатов А.М., Курбатов Р.А.Курбатов А.М., Курбатов Р.А.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/531

Рассмотрены основные проблемы, ограничивающие точностные характеристики волоконно-оптических гироскопов (ВОГ), и представлены основные пути их решения. Описан наиболее вероятный механизм начального дрейфа нулевого сигнала при разогреве прибора и при воздействии на него внешних дестабилизирующих факторов. Представлены конструкции одномодовых световодов для оптических компонентов волоконного кольцевого интерферометра и новых одномодовых волокон чувствительной катушки для решения проблемы их радиационной стойкости, а также конструкция самой чувствительной катушки для подавления ее температурной чувствительности. Предложен новый способ электронной обработки информации, решающий проблему устранения зоны нечувствительности ВОГ.

A basic problems limiting FOG accuracy are considered and a principal ways of their elimination are presented. A most probable mechanism of initial zero bias drift due to device warm up and under external destabilizing factors is described. Also presented a single mode fibers constructions for fiber ring interferometer components, a new single mode sensing coil fibers for their radiation resistance problem solution and a construction of sensing coil itself for its temperature sensitivity suppression is also presented. Finally, a new way is described of electronic signal processing solving the dead zone problem.

Fiber-optic gyrosinterferometeraccuracyphase modulationbandwidthReferencesPavlath, G. A. Closed-loop fiber optic gyros // Proc. SPIE. 1996. v. 2837. p. 46.Pavlath, G. A. Closed-loop fiber optic gyros // Proc. SPIE. 1996. v. 2837. p. 46.Wysocki, P. F., Digonnet, M.J.F., Kim, B.Y., Shaw H.J. Characteristics of erbium-doped super-fluorescent fiber sources for interferometric sensor applications // Journal of Lightwave Technology. 1994. v. LT-12. № 1. р. 550.Wysocki, P. F., Digonnet, M.J.F., Kim, B.Y., Shaw H.J. Characteristics of erbium-doped super-fluorescent fiber sources for interferometric sensor applications // Journal of Lightwave Technology. 1994. v. LT-12. № 1. р. 550.Burns W. K., Chin-Lin Chen, Moeller R. Fiber-optic gyroscopes with broad-band sources // Journal of Lightwave Technology. 1983. v. LT-1. № 1. р. 98.Burns W. K., Chin-Lin Chen, Moeller R. Fiber-optic gyroscopes with broad-band sources // Journal of Lightwave Technology. 1983. v. LT-1. № 1. р. 98.Ningfang Song, Chunxi Zhang, Xinzheng Du. Analysis of vibration error in fiber optic gyroscope // Proc. of SPIE. 2002. v. 4920. p. 115.Ningfang Song, Chunxi Zhang, Xinzheng Du. Analysis of vibration error in fiber optic gyroscope // Proc. of SPIE. 2002. v. 4920. p. 115.Noda J., Okamoto K., Sasaki Y. Polarization-maintaining fibers and their applications // Journal of Lightwave Technology. 1986. v. LT-4. № 8. р. 1071.Noda J., Okamoto K., Sasaki Y. Polarization-maintaining fibers and their applications // Journal of Lightwave Technology. 1986. v. LT-4. № 8. р. 1071.Курбатов, А.М. Новый оптический W-световод Panda для чувствительной катушки волоконно-оптического гироскопа / А.М. Курбатов, Р.А. Курбатов // Письма в ЖТФ. 2010. v. 36. вып. 17. стр. 23.Курбатов, А.М. Новый оптический W-световод Panda для чувствительной катушки волоконно-оптического гироскопа / А.М. Курбатов, Р.А. Курбатов // Письма в ЖТФ. 2010. v. 36. вып. 17. стр. 23.Dangui, V., Kim. H., Digonnet, M., Kino, G. Phase sensitivity to temperature of the fundamental modein air-guiding photonic-bandgap fibers // Optics Express. 2005. Vol. 13. № 18. P. 6669-6684.Dangui, V., Kim. H., Digonnet, M., Kino, G. Phase sensitivity to temperature of the fundamental modein air-guiding photonic-bandgap fibers // Optics Express. 2005. Vol. 13. № 18. P. 6669-6684.Андронова, И. А. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка / И. А.Андронова, Г. Б. Малыкин // УФН. 2002. т. 172. № 8. стр. 849.Андронова, И. А. Физические проблемы волоконной гироскопии на эффекте Саньяка / И. А.Андронова, Г. Б. Малыкин // УФН. 2002. т. 172. № 8. стр. 849.Курбатов, А.М. Одномодовый волоконный световод для поляризационного модового фильтра // Патент РФ № 2040493, заявка № 4529325, зарегистрирован 25.07.1995, приоритет изобретения 9.04.1990.Курбатов, А.М. Одномодовый волоконный световод для поляризационного модового фильтра // Патент РФ № 2040493, заявка № 4529325, зарегистрирован 25.07.1995, приоритет изобретения 9.04.1990.Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Волоконный поляризатор на основе W-световода Panda // Письма в ЖТФ. 2011. v. 37. вып. 13. стр. 70.Курбатов А.М., Курбатов Р.А. Волоконный поляризатор на основе W-световода Panda // Письма в ЖТФ. 2011. v. 37. вып. 13. стр. 70.Курбатов, А.М. Снижение поляризационных ошибок в волоконном кольцевом интерферометре с помощью поляризующих световодов / А.М. Курбатов, Р.А. Курбатов // Письма в ЖТФ. 2011. v. 37. вып. 9. стр. 14.Курбатов, А.М. Снижение поляризационных ошибок в волоконном кольцевом интерферометре с помощью поляризующих световодов / А.М. Курбатов, Р.А. Курбатов // Письма в ЖТФ. 2011. v. 37. вып. 9. стр. 14.Томашук, А.Л. Разработка волоконных световодов для применения при повышенном уровне радиации / А.Л. Томашук, К.М. Голант, М.О. Забежайлов // Волоконно-оптические техно-логии, материалы и устройства. 2001. № 4. стр. 52-65.Томашук, А.Л. Разработка волоконных световодов для применения при повышенном уровне радиации / А.Л. Томашук, К.М. Голант, М.О. Забежайлов // Волоконно-оптические техно-логии, материалы и устройства. 2001. № 4. стр. 52-65.Girard, S., Keurinck, J., Boukenter, A., Meunier, J.-P., Ouerdane, Y., Azaϊs, B., Charre, P., Vié, M. Gamma-rays and pulsed X-ray radiation responses of nitrogen-, germanium-doped and pure silica-core optical fibers // Nucl. Instr. and Methods of Physics Research B, 215, pp. 187-195, 2004.Girard, S., Keurinck, J., Boukenter, A., Meunier, J.-P., Ouerdane, Y., Azaϊs, B., Charre, P., Vié, M. Gamma-rays and pulsed X-ray radiation responses of nitrogen-, germanium-doped and pure silica-core optical fibers // Nucl. Instr. and Methods of Physics Research B, 215, pp. 187-195, 2004.http://www.fiberus.ru/aboutr.phphttp://www.fiberus.ru/aboutr.phpDianov, E.M, Golant K.M., Khrapko, R. R., Mashinsky, Neustruev, V.B., Guryanov, A.N., Gusovsky, D.D., Miroshnichenko, S.I., Sazhin, O.D. Radiation resistance of optical fibers with fluorine-doped silica cladding // Proc. SPIE. 1994. v. 2425, pp. 58-62.Dianov, E.M, Golant K.M., Khrapko, R. R., Mashinsky, Neustruev, V.B., Guryanov, A.N., Gusovsky, D.D., Miroshnichenko, S.I., Sazhin, O.D. Radiation resistance of optical fibers with fluorine-doped silica cladding // Proc. SPIE. 1994. v. 2425, pp. 58-62.Mohr F. Thermooptically induced bias drift in fiber optical Sagnac interferometers // Journal of Lightwave Technology. 1996. v. LT-14. № 1. р. 27.Mohr F. Thermooptically induced bias drift in fiber optical Sagnac interferometers // Journal of Lightwave Technology. 1996. v. LT-14. № 1. р. 27.Frigo, N. J. Compensation of linear sources of nonreciprocity in Sagnac interferometers // Proc. SPIE. v. 412. 1983. p. 268.Frigo, N. J. Compensation of linear sources of nonreciprocity in Sagnac interferometers // Proc. SPIE. v. 412. 1983. p. 268.Malvern A. Optical fiber gyroscope sensing coil having a reduced sensitivity to temperature variations occurring therein // US Patent № 5,465,150. November. 1995.Malvern A. Optical fiber gyroscope sensing coil having a reduced sensitivity to temperature variations occurring therein // US Patent № 5,465,150. November. 1995.Sawyer. J., Ruffin, P., Sung, C. Investigation of the effects of temporal thermal gradients in fiber optic gyroscope sensing coils, part 2 // Opt. Eng. 1997. v. 36. p. 29.Sawyer. J., Ruffin, P., Sung, C. Investigation of the effects of temporal thermal gradients in fiber optic gyroscope sensing coils, part 2 // Opt. Eng. 1997. v. 36. p. 29.Лыков, А.В. Теория теплопроводности, Москва, Высшая школа, 1967.Лыков, А.В. Теория теплопроводности, Москва, Высшая школа, 1967.Курбатов А.М. Способ намотки чувствительной катушки волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ №2295112 от 10.03.2007 г.Курбатов А.М. Способ намотки чувствительной катушки волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ №2295112 от 10.03.2007 г.Cordova, A., Surabian, G. Potted Fiber optic gyro sensor coil for stringent vibration and thermal environments // 1996. US Pat. № 5,546,482.Cordova, A., Surabian, G. Potted Fiber optic gyro sensor coil for stringent vibration and thermal environments // 1996. US Pat. № 5,546,482.Lefevre, H. C. Fundamentals of interferometric fiber optic gyroscope // Proc. SPIE. 1996. v. 2837 p. 2.Lefevre, H. C. Fundamentals of interferometric fiber optic gyroscope // Proc. SPIE. 1996. v. 2837 p. 2.Chung Jen-Chen. Interferometric fiber optic gyroscope dead band suppression // Applied Physics Express. 2008. №7, 072501-1.Chung Jen-Chen. Interferometric fiber optic gyroscope dead band suppression // Applied Physics Express. 2008. №7, 072501-1.Sanders, D, Dankwort, R., Strandjort, L., Bergh, R. Fiber optic gyroscope with dead band error reduction // 1999. US Patent № 5,999,304.Sanders, D, Dankwort, R., Strandjort, L., Bergh, R. Fiber optic gyroscope with dead band error reduction // 1999. US Patent № 5,999,304.Курбатов, А. М. Способ компенсации разности фаз Саньяка в кольцевом интерферометре волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ № 2146807, приоритет от 02.03.1998 г.Курбатов, А. М. Способ компенсации разности фаз Саньяка в кольцевом интерферометре волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ № 2146807, приоритет от 02.03.1998 г.Pavlath, G.A. Method for reducing random walk in fiberoptic gyroscopes // 1996 US Patent № 5,530,545.Pavlath, G.A. Method for reducing random walk in fiberoptic gyroscopes // 1996 US Patent № 5,530,545.Курбатов, А. М. Способ обработки информации волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ № 2160886. Приоритет от 02.11.1999 г.Курбатов, А. М. Способ обработки информации волоконно-оптического гироскопа // Патент РФ № 2160886. Приоритет от 02.11.1999 г.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.