RU1841279C - The method of measuring the angular velocities of objects using a ring optical quantum generator - Google Patents
The method of measuring the angular velocities of objects using a ring optical quantum generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU1841279C RU1841279C SU0000986661A SU986661A RU1841279C RU 1841279 C RU1841279 C RU 1841279C SU 0000986661 A SU0000986661 A SU 0000986661A SU 986661 A SU986661 A SU 986661A RU 1841279 C RU1841279 C RU 1841279C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measuring
- optical quantum
- objects
- quantum generator
- waves
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к датчикам угловых скоростей на основе кольцевых оптических квантовых генераторов и может быть использовано при создании высокоточных квантовых гироскопов, измерителей угловых скоростей, магнитных компасов и других приборов.The present invention relates to angular velocity sensors based on annular optical quantum generators and can be used to create high-precision quantum gyroscopes, angular velocity meters, magnetic compasses and other devices.
Обычно в кольцевых оптических квантовых генераторах для преодоления явления синхронизации частот двух встречных лучей и дискриминации знака угловых перемещений применяется невзаимный элемент, основанный на эффекте Фарадея [1]. Этот элемент устанавливается в резонаторе кольцевого оптического квантового генератора по отношению к направлению генерируемых лучей нормально или под углом Брюстера.Usually, in ring optical quantum generators, a nonreciprocal element based on the Faraday effect [1] is used to overcome the synchronization of the frequencies of two opposite rays and to discriminate the sign of the angular displacements. This element is installed in the resonator of a ring optical quantum generator with respect to the direction of the generated rays normally or at the Brewster angle.
В кольцевых оптических квантовых генераторах с активным элементом, имеющим выходные окна под углом Брюстера, излучение имеет линейную поляризацию. При прохождении излучения через невзаимный элемент, к которому приложено продольное магнитное поле, электромагнитная волна приобретает дополнительный фазовый сдвиг, зависящий от величины и направления магнитного поля. В результате этого частоты лучей кольцевого оптического квантового генератора будут отличаться на величину, определяемую выражением:In ring optical quantum generators with an active element having output windows at the Brewster angle, the radiation has a linear polarization. When radiation passes through a nonreciprocal element, to which a longitudinal magnetic field is applied, the electromagnetic wave acquires an additional phase shift depending on the magnitude and direction of the magnetic field. As a result of this, the frequencies of the beams of a ring optical quantum generator will differ by an amount determined by the expression:
где R - постоянная Верде; Н - напряженность магнитного поля в направлении распространения лучей; lнэ - длина пути лучей в невзаимном элементе; lр - длина периметра резонатора.where R is the Verde constant; H is the intensity of the magnetic field in the direction of propagation of the rays; l ne - the length of the path of the rays in a non-reciprocal element; l p - the length of the perimeter of the resonator.
Теперь при угловых перемещениях кольцевого оптического квантового генератора его частоты будут изменяться в соответствии с величиной и знаком угловой скорости. При этом частоты лучей будут определяться следующими выражениями:Now, with the angular displacements of a ring optical quantum generator, its frequencies will change in accordance with the magnitude and sign of the angular velocity. The frequencies of the rays will be determined by the following expressions:
где νo - частота излучения, покоящегося кольцевого ОКГ в отсутствии расщепления частоты невзаимным элементом; νп - частота луча, распространяющегося по часовой стрелке; νл - частота луча, распространяющегося против часовой стрелки; Fpн - частота расщепления, обусловленная невзаимным элементом; FΩ - частота расщепления, обусловленная вращением с угловой скоростью Ω. В этом случае направление магнитного поля таково, что его действие совпадает по знаку с действием углового перемещения. После выделения разности в оптических частотах получается частотный сдвиг
Для измерения FΩ и, следовательно, угловой скорости необходимо исключить Fрн. Это достигается коммутацией магнитного поля в невзаимном элементе.To measure F Ω and, therefore, the angular velocity, it is necessary to exclude F ph . This is achieved by switching the magnetic field in a non-reciprocal element.
При противоположном направлении магнитного поля частотный сдвиг будет определяться выражением:With the opposite direction of the magnetic field, the frequency shift will be determined by the expression:
Если из (4) вычтем (5), получим:If from (4) we subtract (5), we get:
По известному соотношению:By a known ratio:
S - площадь, охватываемая траекторией лучей;S is the area covered by the ray path;
ν - частота лучей в находящемся кольцевом оптическом квантовом генераторе;ν is the frequency of the rays in the located ring optical quantum generator;
lp - длина периметра резонатора, находим величину угловой скорости Ω.l p - the length of the perimeter of the resonator, we find the magnitude of the angular velocity Ω.
Практически измерение угловой скорости производится следующим образом. Производится измерение количества импульсов сигнала с частотой
Такой способ измерения позволяет получить усредненные значения угловых скоростей за время измерений 2ΔT и только частично избавиться от влияния нестабильности магнитного поля на точность измерений.This method of measurement allows to obtain the averaged values of angular velocities during the measurement 2ΔT and only partially get rid of the influence of the instability of the magnetic field on the measurement accuracy.
Предлагается способ измерения угловых скоростей, имеющий своей целью обеспечение непрерывного измерения угловых скоростей и устранения влияния на точностные характеристики датчика с кольцевым оптическим квантовым генератором и невзаимным элементом нестабильности магнитного поля.A method for measuring angular velocities is proposed, aimed at ensuring continuous measurement of angular velocities and eliminating the influence on the accuracy characteristics of a sensor with an annular optical quantum generator and a non-reciprocal element of magnetic field instability.
Рассмотрим динамику системы, реализующей предлагаемый способ, представленную на рис. 1, где:Consider the dynamics of the system that implements the proposed method, presented in Fig. 1, where:
1 - кольцевой оптический квантовый генератор;1 - ring optical quantum generator;
2 - зеркала-поляризаторы;2 - polarizing mirrors;
3 - невзаимный элемент;3 - non-reciprocal element;
4 - призмы Волластона;4 - Wollaston prisms;
5 - зеркала для объединения лучей с одинаковой поляризацией;5 - mirrors for combining rays with the same polarization;
6 - полупрозрачные пластины;6 - translucent plates;
7 - средства для выделения разностной частоты;7 - means for separation of the difference frequency;
8 - детектор.8 - the detector.
При приложении к невзаимному элементу поля Н, частоты электромагнитных волн изменяются на величину, определяемую выражением (1), а знак изменения определяется направлением вращения плоскости поляризации волны внутри невзаимного элемента по отношению к направлению магнитного поля [1].When a field H is applied to a non-reciprocal element, the frequencies of electromagnetic waves change by an amount determined by expression (1), and the sign of the change is determined by the direction of rotation of the polarization plane of the wave inside the non-reciprocal element relative to the direction of the magnetic field [1].
В силу того, что плоскости поляризации волн кольцевого оптического квантового генератора, распространяющихся в одном направлении, взаимно перпендикулярны, то внутри невзаимного элемента они будут иметь противоположно вращающиеся плоскости поляризации. Следовательно, они получат сдвиг частоты по величине в соответствии c (1), но противоположный по знаку. То же произойдет с частотами встречных волн. Значения частот этих волн будут определяться соотношениями:Since the planes of polarization of the waves of a ring optical quantum generator, propagating in one direction, are mutually perpendicular, then inside the non-reciprocal element they will have oppositely rotating polarization planes. Consequently, they will receive a frequency shift in magnitude in accordance with c (1), but opposite in sign. The same will happen with the frequencies of the opposing waves. The values of the frequencies of these waves will be determined by the relations:
Во вращающемся кольцевом оптическом квантовом генераторе произойдет изменение всех частот на величину
Тогда частоты остальных волн будут определяться следующими выражениями:Then the frequencies of the other waves will be determined by the following expressions:
Объединяя лучи с одинаковой поляризацией за пределами резонатора кольцевого оптического квантового генератора, выделяем разницу в их частотах известными методами. Она будет определяться следующими выражениями:Combining the rays with the same polarization outside the resonator of the ring optical quantum oscillator, we distinguish the difference in their frequencies by known methods. It will be defined by the following expressions:
- для электромагнитных волн с вертикальной поляризацией; - for electromagnetic waves with vertical polarization;
- для электромагнитных волн с горизонтальной поляризацией. Затем, выделяя разницу между Fp⊕ и
Зная FΩ, находим величину угловой скорости.Knowing F Ω , we find the magnitude of the angular velocity.
Таким образом, в предлагаемой системе достигается тот же результат, что и ранее, а именно, измерение величины угловой скорости, но без коммутации направления магнитного поля. Следовательно, мы имеем возможность измерить угловую скорость в любой момент времени.Thus, the proposed system achieves the same result as before, namely, the measurement of the angular velocity, but without switching the direction of the magnetic field. Therefore, we have the ability to measure the angular velocity at any time.
Поскольку в выражение (14) не входит значение сдвига частот от магнитного поля, а измерение ΔFp производится непрерывно, то влияние нестабильности магнитного поля в предлагаемом способе полностью исключается.Since expression (14) does not include the value of the frequency shift from the magnetic field, and the measurement of ΔF p is performed continuously, the effect of the instability of the magnetic field in the proposed method is completely excluded.
В заключение отмечаем, что предлагаемый способ может быть использован для измерения величины и внешней составляющей магнитного поля. Для этого необходимо сложить (12) и (13), с тем чтобы выделить сигнал
Литература:Literature:
1. Васильев В.П. "Вопросы специальной радиоэлектроники". Серия XII, вып. 14, 1965 г. стр. 3-20.1. Vasiliev, V.P. "Questions of special electronics". Series XII, issue. 14, 1965, p. 3-20.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU0000986661A SU1841279A1 (en) | 1967-08-25 | 1967-08-25 | The method of measuring the angular velocities of objects using a ring optical quantum generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU0000986661A SU1841279A1 (en) | 1967-08-25 | 1967-08-25 | The method of measuring the angular velocities of objects using a ring optical quantum generator |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU864209038A Addition SU1423309A2 (en) | 1986-12-15 | 1986-12-15 | Gear-cutting mill |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1841279C true RU1841279C (en) | 2018-12-06 |
| SU1841279A1 SU1841279A1 (en) | 2018-12-06 |
Family
ID=64754508
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1841279A1 (en) |
-
1967
- 1967-08-25 SU SU0000986661A patent/SU1841279A1/en active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3891321A (en) | Optical method and apparatus for measuring the relative displacement of a diffraction grid | |
| CA1154955A (en) | Process and device for modulating the phase of the waves traveling in a ring interferometer | |
| US3523735A (en) | Interferometer system for distance measurement | |
| US3482436A (en) | Vibration responsive apparatus | |
| US4180328A (en) | Interferometer which corrects for spurious vibrations | |
| US3863144A (en) | High sensitivity gradient magnetometer | |
| US11133117B2 (en) | Atomic interferometer system | |
| US3649125A (en) | Direction sensing method and apparatus for laser doppler velocity measurements | |
| US3463924A (en) | Opposite circularly-polarized optical heterodyne detection system | |
| RU2117251C1 (en) | Laser gyroscope | |
| US4286878A (en) | Optical fibre interferometric gyrometer with polarization switching | |
| RU1841279C (en) | The method of measuring the angular velocities of objects using a ring optical quantum generator | |
| RU2475785C1 (en) | Gravitational wave detector | |
| Dahlquist et al. | Zeeman laser interferometer | |
| RU2110077C1 (en) | Method determining course angle and coordinates of locations of objects by radio signals of spacecraft of satellite radio navigation systems | |
| Martin et al. | Fiber optic laser gyro signal detection and processing technique | |
| Newburgh et al. | Acoustic and magnetic surface wave ring interferometers for rotation rate sensing | |
| US3433568A (en) | Motion sensing apparatus | |
| Vugal’Ter et al. | Sagnac effect in ring interferometers on “slow” waves | |
| RU2167397C2 (en) | Laser gyroscope | |
| GB1437119A (en) | Device for measuring the phase shift of radiation | |
| Berger | Application of laser techniques to geodesy and geophysics | |
| US5517306A (en) | Method and apparatus for measuring angular velocity of a transparent object | |
| SU1080012A1 (en) | Electro-optical method of measuring distance | |
| SU1645818A1 (en) | Phasic light distance finder |