Технология изготовления и перспективы внедрения ВОГ.

В соответствии с технологией изготовления существующие и разрабатываемые ВОГ можно разделить на три группы с использованием элементов в волоконном и объемном исполнении; с использованием волоконных и планарных (интегрально-оптических) элементов; полностью волоконные.

Наиболее перспективными являются полностью волоконные ВОГ, в которых все элементы, кроме источника излучения и фотодетектора, выполнены из волоконных световодов. В них минимальны потери излучения, отсутствуют юстируемые элементы, минимально число отражающих поверхностей. Последний факт особенно важен с точки зрения уменьшения шумов и погрешностей, связанных с интерференцией отраженных волн. В принципе при использовании волоконных лазеров и проходных фотодетекторов

(см. гл. 4) возможна реализация ВОГ, интегрированного на волокне.

Существующая элементная база способна обеспечить выпуск полностью волоконных фазовых ВОГ. Определенные трудности связаны с изготовлением направленных ответвителей со стабильными параметрами, особенно сохраняющих поляризацию [283]. Однако общая тенденция развития фазовых ВОГ имеет четкую направленность на интеграцию на волокнах [113, 282].

Резонаторные ВОГ содержат элементы, которые в настоящее время эффективно работают только в объемном или планарном исполнении. Речь идет об элементах, сдвигающих частоту лазерного излучения, — акустических ячейках Брэгга. Хотя в последнее время и появились аналогичные волоконные устройства (см. гл. 4), однако применение их в ВОГ требует, по-видимому, дальнейшей проработки. Поскольку конструкция резонаторного ВОГ в виде волоконной катушки не дает прямого выигрыша в чувствительности, оптические гироскопы такого типа разрабатываются в малогабаритном объемном и планарном исполнениях [113, 283], причем объемные резонаторные гироскопы имеют порог чувствительности по крайней мере на порядок ниже, чем волоконные.

Перспективы внедрения ВОГ определяются их преимуществами перед механическими гироскопами:

ВОГ включаются в рабочий режим практически мгновенно; масса ВОГ и импульс силы не влияют на измерения угловой скорости, поэтому ВОГ нечувствительны к ускорениям и способны к работе при больших механических перегрузках;

в ВОГ отсутствуют вращающиеся механические части, этот факт, а также то, что причины систематических ошибок (сдвига нуля) известны, позволяют считать, что будут созданы приборы с очень малым сдвигом нуля, тогда как в механических гироскопах дрейф имеет систематический характер и со временем накапливается;

выходной сигнал ВОГ — электрический, поэтому они легко сопрягаются с вычислительными устройствами;

стоимость ВОГ в перспективе будет существенно ниже, чем у гироскопов других систем

Наиболее явно преимущества ВОГ, как и лазерных гироскопов 17], проявляются в бескарданных системах, где гироскоп жестко связан с объектом. Процессор выполняет преобразование координат в системе, связанной с объектом, в координаты опорной системы по данным о скорости вращения и угле поворота.

Наиболее близкие к ВОГ по принципу действия лазерные гироскопы в настоящее время существенно превосходят их по точности измерений. Отставание ВОГ по точности сохранится, по прогнозам [2831, в течение 1980-х гг., поэтому в прикладном аспекте на первый план выступают другие их преимущества. По опубликованным данным [2831, в 1984 г. в США начался

Таблица 3.6. Ожидаемое соотношение объемов выпуска различных типов гироскопов

промышленный выпуск простейших ВОГ, обеспечивающих точность измерения угловой скорости . В дальнейшем использование волоконных световодов, сохраняющих поляризацию, усовершенствованной элементной базы и устройств обработки сигнала приведет к наращиванию выпуска ВОГ для систем, где необходима точность измерений не ниже 0,1 ... 7ч. По данным работы [283] составлена табл. 3.6.