Аннотация. Численно и экспериментально исследованы упругие деформации в контуре волоконно-оптического гироскопа, которые являются одним из источников возникновения фиктивной угловой скорости. С целью нахождения локальных деформаций в световоде решена задача стационарной термоупругости для структурно неоднородного волоконного контура. В качестве нагрузки принято термическое воздействие на объект исследования. Задача численно решена методом конечных элементов в программном комплексе ANSYS. Представлены распределения расчетных деформаций вдоль волокна. С помощью оптического импульсного анализатора экспериментально установлены сдвиги бриллюэновских частот при двух значениях температуры, из которых получено распределение деформаций. Расчетные значения сопоставлены с экспериментальными данными. Путем вычисления функционала невязки проведена количественная оценка отклонения расчетной кривой от экспериментальной, которая показала удовлетворительное совпадение.

Ключевые слова: волоконно-оптический гироскоп, волоконный контур, коэффициент преломления, упругие деформации, метод конечных элементов

Список литературы:

1. Громов Д. С., Шарков А. В. Тепловые режимы гироскопических приборов на базе волоконно-оптических гироскопов // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, № 1. С. 62—67.
2. Вахрамеев Е. И., Галягин К. С., Ошивалов М. А., Савин М. А. Методика численного прогнозирования и коррекции теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа // Изв. вузов. Приборостроение. 2017. Т. 60, № 1. С. 32—38. DOI: 10.17586/0021-3454-2017-60-1-32-38.
3. Джашитов В. Э., Панкратов В. М., Голиков А. В. Математическое моделирование управления температурными полями бесплатформенной инерциальной навигационной системы на волоконнооптических датчиках // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2014. № 1. С. 92—100.
4. Шарков И. А., Рупасов А. В., Стригалев В. Е., Волковский С. А. Влияние температурной нестабильности характеристик источника на показания волоконно-оптического гироскопа // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 86. С. 31—35.
5. Антонова М. В., Матвеев В. А. Модель погрешности волоконно-оптического гироскопа при воздействии тепловых и магнитных полей // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2014. № 3. С. 73—80.
6. Lagakos N., Bucaro J. A., Jarzynski J. Temperature-induced optical phase shifts in fibers // Appl. Opt. 1981. Vol. 20, N 13. P. 2305—2308. DOI: 10.1364/AO.20.002305.
7. Mohr F., Schadt F. Bias error in fiber optic gyroscopes due to elastooptic interactions in the sensor fiber // Proc. SPIE. 2004. Vol. 5502. P. 410—413. DOI: 10.1117/12.566654.
8. Butter C. D., Hocker G. B. Fiber optics strain gauge // Appl. Opt. 1978. Vol. 17, N 18. P. 2867—2869. DOI: 10.1364/AO.17.002867.
9. Новацкий В. Теория упругости. М.: Мир, 1975. 872 с.
10. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. М.: Мир, 1996. 323 c. 
11. Беспрозванных В. Г., Кривошеев А. И., Кель О. Л. Исследование влияния температурного фактора на состояние контура волоконно-оптического гироскопа методом бриллюэновской рефлектометрии // Прикладная фотоника. 2016. Т. 2, № 4. С. 329—341.
12. Thermal strain in lightweight composite fiber-optic gyroscope for space application / S. Minakuchi, T. Sanada, N. Takeda, S. Mitani, T. Mizutani, Y. Sasaki, K. Shinozaki // J. of Lightwave Technology. 2014. Vol. 33, N 12. P. 2658—2662. DOI: 10.1109/JLT.2014.2375198.
13. Zou W., He Z., Hotate K. Investigation of strain and temperature dependences of Brillouin frequency shifts in GeO2-doped optical fibers // J. of Lightwave Technology. 2008. Vol. 26, N 13. P. 1854—1861. DOI: 10.1109/JLT.2007.912052.