ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

9
Содержание
том 61 / СЕНТЯБРЬ, 2018
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2017-60-12-1169-1176

УДК 681.2-5:681.787.8:621.372.8:519.688:535.542.2

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДРЕЙФА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО ГИРОСКОПА ПРИ ВНЕШНЕМ УДАРНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ

Галягин К. С.
Пермский государственный технический университет, кафедра теплотехники; зав. кафедрой


Ошивалов М. А.
Пермский государственный технический университет, кафедра теплотехники; доцент


Савин М. А.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, кафедра сварочного производства и технологии конструкционных материалов; аспирант


Читать статью полностью 

Аннотация. Приведены результаты исследований, посвященных численному моделированию процесса возникновения фазовой невзаимности (дрейфа), индуцированной внешними нестационарными механическими воздействиями на датчик чувствительности волоконно-оптического гироскопа (ВОГ). Исследования проводились с использованием разработанной авторами методики численного моделирования. Особенность ее заключается в том, что расчетная область построена на основании CAD-модели датчика чувствительности ВОГ. Она включает не только катушку оптоволоконного контура, но и элементы конструкции. Оптоволоконный контур рассматривается как неоднородная среда с учетом собственной периодической микроструктуры без осреднения свойств материалов.  Задача о нестационарном напряженно-деформированном состоянии решается для всей расчетной области, а затем с использованием определяющих соотношений пьезооптики рассчитываются время хода встречных лучей по оптическому контуру ВОГ и результирующий дрейф. Такой подход позволяет моделировать возникновение дрейфа в условиях как тепловых, так и механических внешних воздействий. Приведены результаты расчетов, направленных на исследование вида функции дрейфа при варьировании длительности ударного импульса, а также серии импульсов. Показано, в частности, что расчетный дрейф по форме коррелирует с первой производной функции силы по времени. Оценка расчетной амплитуды дрейфа в сравнении с данными стендовых испытаний датчика угловой скорости показывает хорошее согласование результатов.
Ключевые слова: волоконно-оптический гироскоп, дрейф, фазовая невзаим-ность, дилатационные волны, удар, импульс силы, фотоупругость, численное моделирование, оптоволоконный контур, микроструктура волокна

Список литературы:
1. Шереметьев А. Г. Волоконный оптический гироскоп. М.: Радио и связь, 1987. 152 с.
2. Джашитов В. Э., Панкратов В. М. Математические модели теплового дрейфа гироскопических датчиков инерциальных систем. СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ „Электроприбор“, 2001. 150 с.
3. Вахрамеев Е. И., Галягин К. С., Ивонин А. С., Ошивалов М. А., Ульрих Т. А. Тепловой дрейф волоконно-оптического гироскопа // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 1. С. 32—37.
4. Вахрамеев Е. И., Галягин К. С., Ивонин А. С., Ошивалов М. А. Прогноз и коррекция теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 5. С. 79—84.
5. Рупасов А. В. Исследование метода локального температурного воздействия и его применение для компенсации дрейфа волоконно-оптического гироскопа: Дис. …канд. физ.-мат. наук. СПб, 2014.
6. Zhang Zhuomin, Hu Wenbin, Liu Fang, Gan Weibing, Yang Yan. Vibration Error Research of Fiber Optic Gyroscope in Engineering Surveying // TELKOMNIKA. 2013. Vol. 11, N 4. P. 1948—1955.
7. Kurbatov M., Kurbatov R. A. The Vibration Error of the Fiber-Optic Gyroscope Rotation Rate and Methods of Its Suppression // J. of Communications Technology and Electronics. 2013. Vol. 58, N 8. P. 840—846.
8. Zhongxing Gao, Yonggang Zhang, Yunhao Zhang. Modeling for IFOG Vibration Error Based on the Strain Distribution of Quadrupolar Fiber Coil // Sensors. 2016. Vol. 16. DOI:10.3390/s16071131.
9. Pan Xiong, Zhang Chun-Sheng, Wang Xi-Chen, Wang Xia-Xiao. Vibration error suppression technique for a fiber optic gyroscope based on partial demodulation and feedback in advance // J. of Vibration and Shock. 2015. Vol. 34, N 15. DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2015.15.012.
10. Волковский С. А. Создание и исследование алгоритмических методов повышения точностных и эксплуатационных характеристик волоконно-оптического гироскопа: Дис. …канд. тех. наук. СПб, 2016.
11. Галягин К. С., Ошивалов М. А., Селянинов Ю. А., Савин М. А. Компьютерная модель погрешностей выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа при внешних воздействиях // Изв. вузов. Приборостроение. 2015. Т. 58, № 12. С. 7—11.
12. Галягин К. С., Ошивалов М. А., Савин М. А. Учет пьезооптических эффектов при моделировании теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа // Вестник ПНИПУ. Механика. 2015. № 4. С. 55—71.
13. Kinslow R. High velocity impact phenomena. NY; London: Academic Press, 1970.
14. Пановко Я. Г. Основы прикладной теории колебаний и удара. Л.: Машиностроение, 1976.
15. Кильчевский Н. А. Теория соударения твердых тел. Киев: Наукова думка, 1969.