Влияние дефектов укладки волоконно-оптического контура на тепловой дрейф гироскопа

Аннотация

При использовании прямого численного моделирования для оценки величины теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа в условиях внешних воздействий не удается получить расчетные данные, согласующиеся с экспериментом. Одной из причин этого является наличие случайных дефектов, связанных с нарушением регулярности укладки витков оптоволоконного контура гироскопа. Цель данного исследования состоит в оценке степени влияния дефектов укладки оптоволокна на показания гироскопа при внешних нестационарных тепловых воздействиях. Приводятся математическая и компьютерная модели для расчета теплового дрейфа волоконно-оптического гироскопа, а также методология расчета. Основной особенностью предложенной модели является решение задачи термоупругости для регулярной микронеоднородной среды волоконно-оптического массива в конструктиве гироскопа. На основании обработки полевой информации о тепловом и напряженно-деформированном состоянии в витках световода решается задача пьезооптики, целью которой является расчет термически индуцированной «кажущейся» угловой скорости. Приводится расчетный тепловой дрейф гироскопа при изменении температуры окружающей среды от +20 до +60 °С в случае идеального волоконного контура с бездефектной укладкой в сопоставлении с результатами численного моделирования дрейфа с учетом характерных, встречающихся на практике дефектов. Для каждого дефекта приводится его описание с демонстрацией реального расположения в волоконном массиве, а также объяснение причин, вызывающих изменение дрейфа. Полученные результаты расчета убедительно демонстрируют многократное возрастание теплового дрейфа гироскопа даже при учете единичных дефектов укладки волоконного контура. В связи с этим становиться очевидным, что для повышения точности и надежности навигационного прибора большое значение приобретают требования строгого контроля технологии укладки волокна на каркасе датчика чувствительности гироскопа.