Современная электроника №2/2020

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 32 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2020 Блок чувствительных элементов для инерциальных систем управления Рис. 1. Функциональная схема БЧЭ (без термодатчика) Статья посвящена решению такой задачи, как измерение угловой скорости и линейного ускорения при помощи блока чувствительных элементов (БЧЭ) на базе трёхосного волоконно-оптического гироскопа и микроэлектромеханических акселерометров. Рассмотрены устройство, принцип работы и области применения данного прибора. Дмитрий Гаманюк (г. Саратов) Прибор БЧЭ400 предназначен для измерения проекций векторов абсо- лютной угловой скорости и кажущего- ся линейного ускорения на осичувстви- тельностиприбора ипередачи выходной информации в виде последовательного цифрового кода по интерфейсу RS-422. С ОСТАВ ПРИБОРА Функционально прибор состоит из следующих основных частей: 1. оптический блок, в состав которо- го входят: ● три ортогонально расположенных кольцевых волоконно-оптических контура (ВК); ● тримодуляинтегрально-оптических многофункциональных (МИОМ); ● источник оптического излучения, содержащий суперлюминесцент- ный диод (СЛД); ● три модуля оптических приёмных, содержащих фотодиоды (ФД); 2. блок акселерометров, в состав ко- торого входят три расположенных ортогонально акселерометра (АКС); 3. электронные блоки для приёма, пре- образования и вывода информации, в составе которых находятся: ● три усилителя фототока УФТ-095; ● плата управления излучателем ПУИ-096; ● блокцифровойобработкиБЦО-087; ● плата акселерометров ПА-008; ● плата питания акселерометров ППА-069; 4. термодатчик – микросхема AD590KH; 5. электрический разъём Х1. Совокупность ВК, МИОМ и ФД обра- зует оптическую часть каждого из трёх измерительных каналов угловой скоро- сти по осям X, Y, Z. Ортогонально рас- положенные акселерометры составля- ют чувствительную часть трёх измери- тельных каналов линейного ускорения по осям X, Y, Z. Электронная часть измерительных каналов имеет как обособленные эле- менты (три УФТ-095), так и общие пла- ты (БЦО-087, ПА-008, ППА-069). Функ- циональная схема прибора (без термо- датчика) приведена на рисунке 1. У СТРОЙСТВО И РАБОТА ПРИБОРА На плате управления излучателем ПУИ-096 установлен источник элек- тромагнитного излучения оптическо- го диапазона – суперлюминесцент- ный диод (СЛД), в состав которого входят термодатчик (ТД) и термо- электрический модуль (ТЭМ). Блок ПУИ-096 обеспечивает подачу в СЛД необходимого тока накачки и осу- ществляет температурную стабили- зацию СЛД на номинальной темпе- ратуре +20°С. Каждый волоконный контур пред- ставляет собой цилиндрическую катушку с намотанным на неё опти- ческим волокном – проводником оптического излучения. МИОМ осу- ществляет поляризацию и распреде- ление светового потока в волоконно- оптическом контуре каждого изме- рительного канала прибора, а также фазовую модуляцию световых пото- ков, что в совокупности обеспечива- ет получение точной информации о величине действующей угловой ско- рости. Сигнал фазовой модуляции форми- руется блоком БЦО-087, который выра- батывает модулирующее пилообразное напряжение, передаваемое на МИОМ. Частота пилообразного напряжения пропорциональна действующей угло- вой скорости. ПУИ-096 БЦО-087 Х1 УФТ-095 УФТ-095 УФТ-095 ФД ФД ФД ВК ВК ВК АКС АКС АКС ПА-008 ППА-069 МИОМ МИОМ МИОМ СЛД Оптические связи Электрические связи Оси чувствительности прибора