Principe et classification du brouillard

Principe et classification du brouillard

(1)principe

Le phénomène de brouillard est appelé effet Sagnac en physique. Dans un trajet optique fermé, deux faisceaux lumineux issus d'une même source interfèrent lorsqu'ils convergent vers un même point de détection. Si ce trajet optique fermé est en rotation par rapport à l'espace inertiel, les faisceaux se propageant dans les directions positive et négative présentent une différence de marche proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation. Cette vitesse angulaire est calculée à partir de la différence de phase mesurée par un détecteur photoélectrique.

D'après la formule, plus la fibre est longue, plus le rayon de propagation optique est grand et plus la longueur d'onde optique est courte. L'effet d'interférence est alors plus marqué. Par conséquent, plus le volume de brouillard est important, plus la précision est élevée. L'effet Sagnac est essentiellement un effet relativiste, très important pour la conception des systèmes de gestion de l'humidité.
Le principe du brouillard lumineux est le suivant : un faisceau lumineux est émis par un tube photoélectrique et traverse un coupleur (une extrémité est divisée en trois diaphragmes). Deux faisceaux pénètrent dans l'anneau en directions opposées, puis effectuent un tour complet pour se superposer de manière cohérente. La lumière réfléchie est renvoyée vers la LED, qui mesure son intensité. Le principe du brouillard lumineux paraît simple, mais la difficulté majeure réside dans l'élimination des facteurs affectant le trajet optique des deux faisceaux ; c'est un problème fondamental pour la formation du brouillard.

Principe du gyroscope à fibre optique

(2)classification

Selon leur principe de fonctionnement, les gyroscopes à fibre optique se divisent en trois catégories : les gyroscopes interférométriques (I-FOG), les gyroscopes résonants (R-FOG) et les gyroscopes à diffusion Brillouin stimulée (B-FOG). Actuellement, le gyroscope interférométrique (de première génération) est le plus abouti et le plus répandu. Il utilise une bobine de fibre à plusieurs spires pour amplifier l’effet Sagnac. En revanche, un interféromètre à double anneau, composé d’une bobine de fibre monomode à plusieurs spires, offre une haute précision, mais sa structure est alors plus complexe.
Selon le type de boucle, on distingue les gyroscopes à fibre optique (FOG) à boucle ouverte et les FOG à boucle fermée. Le gyroscope à fibre optique à boucle ouverte (Ogg) présente l'avantage d'une structure simple, d'un faible coût, d'une grande fiabilité et d'une faible consommation d'énergie. En revanche, il souffre d'une faible linéarité entrée-sortie et d'une plage dynamique réduite. De ce fait, il est principalement utilisé comme capteur d'angle. Le gyroscope à fibre optique à boucle ouverte (IFOG) est constitué d'un interféromètre à double faisceau annulaire. Il est donc principalement utilisé dans des applications nécessitant une faible précision et un encombrement réduit.
Indice de performance du brouillard
Le brouillard est principalement utilisé pour mesurer la vitesse angulaire, et toute mesure comporte une marge d'erreur.

(1)bruit

Le mécanisme de bruit du brouillard se concentre principalement dans la partie détection optique ou photoélectrique, qui détermine la sensibilité minimale détectable de l'humidité. Dans un gyroscope à fibre optique (FOG), le paramètre caractérisant le bruit blanc de sortie de la vitesse angulaire est le coefficient de marche aléatoire de la bande passante de détection. En présence de bruit blanc uniquement, la définition du coefficient de marche aléatoire peut être simplifiée comme le rapport de la stabilité du biais mesuré à la racine carrée de la bande passante de détection dans une bande passante donnée.

S'il existe d'autres types de bruit ou de dérive, nous utilisons généralement l'analyse de variance d'Allan pour obtenir le coefficient de marche aléatoire par une méthode appropriée.

(2) Dérive nulle

Le calcul d'angle est nécessaire en cas de brouillard. Cet angle est obtenu par intégration de la vitesse angulaire. Malheureusement, la dérive s'accumule sur une longue période et l'erreur augmente progressivement. De manière générale, pour les applications à réponse rapide (court terme), le bruit influence considérablement le système. En revanche, pour les applications de navigation (long terme), une dérive nulle a une influence significative.

(3)Facteur d'échelle (facteur d'échelle)

Plus l'erreur liée au facteur d'échelle est faible, plus le résultat de la mesure est précis.

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