Рефераты, курсовые
Рефераты, курсовые, контрольные по радиоэлектронике, схемотехнике и связи
В нашем банке рефератов, контрольных и курсовых работ представлены работы по тематикам: радиоэлектроника, схемотехника, связь, комуникации, кибернетика, сети, компьютеры, информационные технологии. Вы можете сразу скачать необходимую вам курсовую, реферат или контрольную работу, либо просмотреть предварительно содержимое выбранного реферата без изображений, в виде простого текста, чтобы иметь представление о реферате или курсовой работе.
- Рефераты - ПК, ИВТ, радиоэлектроника, компьютеры и периферийные устройствам
- Рефераты - информатика, программирование и кибернетика
- Рефераты - коммуникации и связь
- Рефераты - компьютерные сети, безопасность сетей
- Рефераты - радиоэлектроника и компьютеры
- Рефераты - электроника и схемотехника
В режиме просмотра Вы видите содержимое реферате, контрольной или курсовой работы в виде простого текста, без изображений. Такой режим поможет Вам оценить содержимое реферата и принять решение о необходимости скачать ту или иную курсовую работу. Скачав реферат, вы получите полную электронную версию работы.
анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа
скачать реферат
Если исключить влияние всех источников шумов и нестабильностей в ВОГ, что, конечно возможно лишь в принципе, то всегда остаются принципиально неустранимые шумы - так называемые квантовые или фотонные шумы; их называют также дробовыми шумами. Эти шумы появляются лишь в присутствии полезного оптического сигнала на входе фотодетектора и обусловлены случайным распределением скорости прихода фотонов на фотодетектор, что приводит к случайным флуктуациям тока фотодетектора. В этом случае чувствительность (точность) ВОГ ограничивается лишь дробовыми (фотонными) шумами. Чувствительность (точность) ВОГ, определяемая дробовыми (фотонными) шумами, как и всяких других оптических информационно-измерительных систем, является фундаментальным пределом чувствительности (точности) прибора. Фотонные шумы являются следствием квантовой природы светового излучения. Применительно к оптическим системам передачи информации предельная помехоустойчивость этих систем, обусловленная фотонными шумами, была вычислена в [2].
Следуя работам [1,2], проведем оценку фундаментального предела чувствительность (точности) ВОГ.
Уровень фотонных шумов зависит от интенсивности оптического излучения, падающего на фотодетектор, и определяется флуктуациями интенсивности оптического излучения.
Полученная выше формула для интенсивности излучения на фотодетекторе позволяет записать выражение для мощности излучения, падающего на фотодетектор в виде:
, (1.33)
где Р - мощность входного в ВОГ излучения.
Если считать, что система ВОГ имеет статическое смещение по фазе (/2, то зависимость мощности от фазы Саньяка примет вид
(1.34)
Из этого выражения следует, что дробовые (фотонные) шумы, обусловленные процессом детектирования мощности излучения, связаны с появлением "фазовых" шумов и соответственно приводят к ошибке измерения угловой скорости вращения. Если фотодетектор принимает поток фотонов, то число обнаруживаемых фотонов в единицу времени является случайной величиной, распределенной по закону Пуассона (в случае использования лазерного излучателя) Математическое ожидание числа фотонов, падающих на фотодетектор, за время интегрирования Т равно средней энергии, деленной на энергию одного фотона:
(1.35)
где h - постоянная Планка; f - частота излучения.
Среднеквадратическое значение числа фотонов пуассоновского распределения равно квадратному корню из среднего значения, т. е.
Найдем среднеквадратическое значение "фазового" шума:
(1.36)
Тогда с учётом выражения (1.35)получим:
(1.37)
где - полоса пропускания системы обнаружения и обработки сигнала.
Для типовых значений мкВт и Гц
Отсюда следует, что при ширине полосы 1 Гц предел чувствительности по измеряемой фазе составляет рад.
Для определения среднеквадратической ошибки измерения угловой скорости вращения, обусловленной фотонным шумом, воспользуемся выражением для фазы Саньяка :
(1.38)
Далее получаем:
(1.39)
Приняв что типовой ВОГ имеет L = 1 км, D = 10 см, (1 / 2)P0 = 100 мкВт, f = Гц, имеем:
(град/ч) /
Откуда следует, что для ширины полосы 1 Гц и для контура с LR = 50 порог регистрации скорости вращения составляет 0.01 град/ч. Выражая полосу пропускания через единицы, обратные часам, получаем выражение для минимального случайного дрейфа ВОГ
град/ч 1/2
Оценку предельной чувствительности ВОГ можно найти по отношению сигнал-шум на выходе устройства обработки. Устройство обработки выходного сигнала ВОГ состоит из фотодетектора с квантовой эффективностью (, усилителя с коэффициентом усиления (умножения) G , нагрузочного сопротивления Rн и низкочастотного фильтра с полосой пропускания (f.
Выходной ток фотодетектора:
(1.40)
где , q - заряд электрона.
Учитывая коэффициент усиления G , сигнальную составляющую тока запишем в виде
(1.41)
Мощность сигнальной составляющей равна
(1.42)
Мощность дробовых шумов согласно стандартной методике вычисления отношения сигнал-шум вычисляется по формуле Шотки и равна:
(1.43)
При вычислении мощности шума учитываются только принципиально неустранимые дробовые шумы полезного сигнала.
Отношение сигнал-шум примет вид
(1.44)
Полагая (с / ш) = 1 , заменяя функцию синуса его аргументом, подставляя вместо ((с ее значение через угловую скорость вращения, получаем минимально обнаруживаемую угловую скорость вращения:
Полученное выражение с точностью до постоянного множителя совпадает с выражением:
Таким образом мы получили важные соотношения, дающие право полагать, что с увеличением площади контура ВОГ (LR) и ростом мощности сигнала P0 предельная чувствительность ВОГ возрастает. С уменьшением полосы (f, вследствие уменьшения уровня фотонных (дробовых) шумов, предельная чувствительность ВОГ также возрастает.
Оценка предела чувствительности, обусловленной дробовым шумом, может измениться под влиянием действия ряда факторов.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
