Эффект неустановившейся температуры

Благодаря взаимности, два противонаправленных пути являются уравненными в кольцевом интерферометре; но это строго допустимо, только если в системе время инвариантно. На самом деле, мы уже видели (раздел 3.2.2) что смещение фазы модуляции может быть порождено взаимным модулятором, размещенным на одном конце катушки, действующим как линия задержки, снабженная устройством фильтрации с синусоидальной передаточной функцией: . Это также относится к смене паразитной фазы, порожденной окружающей средой, особенно с изменением неоднородной температуры [1]. Две интерферирующие волны не обнаруживают возмущения в точности то же время, если это применяется в средней части катушки.

С учетом того, что возмущение фазы имеет низкие частоты по сравнению с правильной частотой катушки, гироскоп ведет себя как dc-отклоняющий фильтр с обычным 6 дБ на октаву спадом дифференциации свойств (Рисунок. 6.1): фазовая ошибка и, следовательно, дрейф измерения скорости вращения пропорциональна временной производной от температуры, который может быть очень опасным, особенно во время прогрева.

Элементарный волоконный сегмент , находящийся на расстоянии z, вдоль катушка длиной L (Рисунок 6.2), дает фазовую ошибку:

(6.1)

Учитывая, что основное возмущенение получается от изменения показателя преломления равного в кремнии 10^–5/С (это незначительно по сравнению с изменением длины менее чем 10^–6/С) и где v скорость волны и d T/ d t это степень изменения температуры по . Например, для катушки 200 м из 40 слоев и 50 витков и при условии, что первый внешний слой нагревается исключительно со средней скоростью 0,lC/с, фазовая ошибка достигает значений выше, чем 5х10^–5 рад.

Тем не менее, если то же изменение температуры происходит в сегментах на равных расстояниях от середины катушки, эффект сводится на нет, поэтому становится противоположным . Эта компенсация получается симметричной намоткой [1]: волокно наматывается с середины и от чередующихся слоев из каждой половины длины катушки, это ставит симметричные сегменты в близости (Рисунок 6.3(a)). По сравнению с обычной

намоткой, это так называемая диполярная намотка уменьшает эффект тепловой быстротечности с коэффициентом примерно равным количеству слоев [2]. Еще лучшая компенсация, примерно равная площади количество слоев, получается с квадруполярной намоткой [2] (Рисунок 6.3(b)). С парой симметричный слоев в диполярной намотке радиальное распространение тепла всегда сначала достигает слоев такой же длины половины катушки, которая дает остаточную временную чувствительность. С квадруполярной намоткой порядок слоев реверсируется от пары к паре, что также повышает компенсации. Чтобы получить наилучшие результаты, количество слоев должен быть кратно 4, и все слои должны иметь одинаковое количество витков. Некоторые дополнительные преимущества также получены путем тепловой изоляцией катушки, замедляющей темпы изменения температуры.

С идеальной намоткой асимметрия между местоположениями двух сегментов волокна в близости ограничивается длиной петли одного волокна. Эта проблема тепловой быстротечности легко решается с компактной и короткой катушкой гироскопа средней чувствительности, но хороший тепловой дизайн системы требуется для высокочувствительных гироскопов, использующих катушки большой длины и большого диаметра.