Разработка оптических методов детектирования параметров колебаний резонаторов твердотельных волновых гироскопов

Объект разработки: оптические методы детектирования параметров колебаний резонаторов твердотельных волновых гироскопов. Цель: разработка теоретических основ построения твердотельного волнового гироскопа с оптическим детектированием положения чувствительного элемента на основе оптического туннельного эффекта и на основе интерферометра Фабри - Перо; структурных схем и математических моделей, методов расчета и алгоритмов обработки сигналов; алгоритмов балансировки и коррекции колебаний резонатора. Разработана структурная и функциональная схема микро-опто-электро-механического датчика угловой скорости на основе твердотельного волнового гироскопа с кольцевым резонатором и оптического туннельного эффекта. Создана математическая модель ТВГОТЭ, описывающая влияние угловой скорости вращения объекта на возникновение второго режима колебаний кольцевого резонатора, приводящее к изменению мощности оптического излучения, распространяющегося в чувствительном элементе на основе оптического туннельного эффекта. Проведено исследование влияния геометрических параметров кольцевого резонатора на характеристики ТВГОТЭ. Разработана математическая модель для оценки дополнительной температурной погрешности ТВГОТЭ. Предложены способы компенсации основной и дополнительной погрешности, структура и математическая модель трехосевого ТВГОТЭ. Исследовано влияние параметров кольцевого резонатора на частоту собственных колебаний и второе движение, а также оптоэлектронного модулятора на отражательную способность, мощность фотоприемника и выходное напряжение. Разработана структурная и функциональная схема датчика угловой скорости на основе твердотельного волнового гироскопа с кольцевым резонатором и применением оптических способов детектирования параметров колебаний на основе интерферометра Фабри - Перо (ТВГФП). Разработана математическая модель ТВГФП, описывающая воздействие угловой скорости нарадиальное движения полусферического кольцевого резонатора и его связь с изменением оптического выходного сигнала. Проведено математическое моделирование ТВГФП. Разработаны математические модели для анализа влияния на ТВГФП дополнительной погрешности, возникающей из-за влияния газового демпфирования, ускорения силы тяжести, линейного ускорения и положения ориентации датчика. Предложена модель МОЭМС преобразователя на основе полусферического резонатора и интерферометра Фабри - Перо, обеспечивающая высокую точность и стабильность измерений угловой скорости. Предложена методика проектирования контура подавления расщепления частот осесимметричного резонатора ТВГФП и ТВГОТЭ, которое возникает из-за неоднородности распределения массы, обусловленной производственными допусками.