Açık çevrim fiberoptik jiroskoplar ile açısal hız ölçümünde harmonik analize dayalı yeni bir yaklaşım

Yıl 2019, Cilt: 34 Sayı:1, 339 - 350, 26.03.2019

İsa Navruz Fikret Arı Kaan Yücel Fatma Kübra Çetinkaya

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416497

Öz

Bu çalışmada, dönen nesnelerin açısal dönme hızını hassas olarak ölçebilmek için düşük maliyetli bir açık çevrim fiberoptik jiroskop tasarımı önerilmiştir. Jiroskop çıkışında üretilen işaretin harmonik analizi yapılarak açısal dönü hızını yüksek doğrulukta ilişkilendiren yeni bir model sunulmuştur. Modelin analizi ve testi, Matlab yazılım ortamında benzetimlerle gerçekleştirilmiştir. Önerilen modelin geçerliliğini doğrulamak ve gerçek zamanlı ölçümler almak için deneysel çalışmalar da yürütülmüştür. Sayısal ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve birbirleriyle örtüşen jiroskop karakteristikleri gözlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler

Sagnac etkisi, Açısal hız; Dönme; Fiberoptik; Girişimölçer; Jiroskop

Kaynakça

• Vali V,, Shorthill R.W, Fiber ring interferometer. Appl. Opt., 15 (5) 1099-1100, 1976.
• Huang S., Toyama K., Kim BY., Shaw H.J., Lock-in reduction technique for fiber-optic ring laser gyros, Opt. Lett, 18 (7), 555-557, 1993.
• Huang S., Nicati P.A., Toyama K., Kim BY., Shaw H.J., Synthetic heterodyne detection in a fiber-optic ring-laser gyro’, Opt. Lett., 18 (1), 81-83, 1993.
• Ebberg A., Schiffner G., Closed-loop fiber-optic gyroscope with a sawtooth phase-modulated feedback’, Opt. Lett., 10 (6), 300-302, 1985.
• Yah Y., Kim D.I., Kim B.Y., New Digital Closed-Loop Processor for a Fiber-Optic Gyroscope, IEEE Photonics Technol. Lett., 11 (3), 361-363, 1999.
• Çelikel O., San S., Construction of all digital closed-loop interferometric fiber optic gyroscope with erbium doped fiber amplifier", Indian Journal of Pure and Applied Physics, 47 (7), 491-500, 2009.
• Gronau Y., Tur M., Digital signal processing for an open loop fiber optic gyroscope, Appl. Opt., 34 (25), 5849-5853, 1991.
• Liaw C.Y., Zhou Y., Lam Y.L., Characterization of an open-loop interferometric fiber-optic gyroscope with the Sagnac coil closed by an erbium-doped fiber amplifier, J. Lightwave Technol., 16 (12), 2385-2392, 1998.
• Zhang Y., Guo Y., Li C., Wang Y., Wang Z., A new open-loop fiber optic gyro error compensation method based on angular velocity error modeling, Sensors, 15 (3), 4899–4912, 2015.
• Annovazzi-Lodi V., Merlo S., Mechanical-Thermal Noise in micromachined Gyros, Microelectron. J., 30 (12), 1227-1230, 1999.
• Guillen-Torres M. A., Feasibility of Optical Gyroscopic Sensors in Silicon-On-Insulator Technology, Doktora Tezi, The University of British Columbia, The Faculty of Graduate and Postdoctoral Studies, 2015.
• Emge, S., Bennett, S. Dyott, R. Brunner, J., Allen, D., Reduced minimum configuration fiber optic gyro for land navigation applications, Fiber Integr. Opt., 16, 427-437, 1997.
• Sun Q.D., Zhu Z.H., Larouche B.P., FPGA-based hardware design of closed loop control for fiber optic gyroscope, J. Theor. Adv. Technol., 51 (1), 121-128, 2013.
• Yahalom R., Moslehi B., Oblea L., Sotoudeh V., Ha J.C., Low-cost, compact fiber-optic gyroscope for super-stable line-of-sight stabilization, Proc. IEEE Position Location and Navigation Symp., 180-186, CA, USA, 4-6 May 2010.
• Şenyürek V.Y., Varol H.S, Low cost fiber optic angular velocity sensor, ELECO`2007 5th Int. Conf. Elect. Electron. Eng. Bursa, 1-4, 2007.
• Medjadba, H., si Mohamed L.M., Low cost technique for improving open loop fiber optic gyroscope scale factor linearity, IEEE Conf. Inf. Commun. Technol., 2057-2060, Damascus, Syria, 2006.
• Jin Z., Yu X., Ma H., Closed-loop resonant fiber optic gyro with an improved digital serrodyne modulation, Opt. Exp., 21 (2), 26578-26588, 2013.
• Zhang Y.S., Wang Y.Y., Yang T., Yin R., Fang J.C., Dynamic angular velocity modeling and error compensation of one-fiber fiber optic gyroscope (OFFOG) in the whole temperature range. Meas. Sci. Technol., 23 (2), 1-6, 2012.
• Rajulapati R.M., Nayak J., Modeling and simulation of signal processing for a closed loop fiber optic gyro’s using FPGA”, Int. J. Eng. Sci & Techn., 4 (3), 947-959, 2012.
• W de. Silva C., Sensor Systems: Fundamentals and applications, CRC press, Taylor & Francis Group, 2016.
• Cuccato D., Beghi A., Belfi J., Beverini N., Ortolan A., Virgilio A.D, Controlling the nonlinear intracavity dynamics of large He-Ne laser gyroscopes, Metrologia, 51 (1), 97-107, 2014.
• Xin Y., Dong X., Meng Q., Qi F., Zhao C.L., Alcohol-filled side-hole fiber Sagnac interferometer for temperature measurement, Sens. Actuators A Phys, 193, 182-185, 2013.