Анализ погрешностей волоконно-оптического гироскопа (стр. 21 из 26)

Переходя к новым переменным интегрирования

(3.23)

в первом уравнении и

(3.24)

во втором, получаем:

(3.25)

Эти соотношения справедливы для любого закона временной модуляции интенсивности источника излучения. Первый член в квадратных скобках каждого соотношения описывает «само-эффект», который пропорционален интенсивности света на выходе волоконного контура в момент t. Второй член описывает «кросс-эффект». Он не зависит от времени, если удвоенное групповое время распространения луча в контуре, 2t , равно целому числу периодов модуляции интенсивности (в дальнейшем предполагается, что это условие выполняется). Невзаимная разность фаз двух лучей, обусловленная действием нелинейного эффекта Керра:

,

где угловые скобки указывают на среднее по времени.

Для определения ошибки измерения угловой скорости вращения, индуцированной эффектом Керра,

допускается, что устройство детектирования формирует сигнал, пропорциональный средневзвешенному по интенсивности значению невзаимного фазового сдвига. Такое устройство детектирования основано на использовании фазовой модуляции для смещения и последующего синхронного метода выделения сигнала; при этом разность между основной частотой и гармоническими составляющими модуляции интенсивности и фазовой модуляции должна быть много больше частотной полосы детектирования полезного сигнала. Тогда ошибка в измерении угловой скорости вращения, обязанная влиянию эффекта Керра,

, (3.26)

где R - радиус витка контура; с - скорость света в вакууме.

Следовательно:

(3.27)

Это выражение связывает модулированную интенсивность I(t) и коэффициент расщепления по мощности К с ошибкой измерения угловой скорости за счет эффекта Керра. Ошибка становится равной нулю, если направленный ответвитель делит мощность поровну, т. е. если К = 0,5. Допуски на точность и стабильность коэффициента деления К очень малы для навигационного применения ВОГ. Для увеличения допуска на коэффициент деления К. можно ослабить интенсивность света уменьшением мощности излучателя либо увеличением поперечных размеров распространяющейся моды.

Первое, однако, ведет к возрастанию фотонного предела чувствительности ВОГ [см. главу 2], а второе вызывает другие проблемы, такие, например, как переход в многомодовый режим работы.

Оценка допуска .на коэффициент К применительно к использованию ВОГ в инерциальной навигации дает результаты представленные ниже (при этом использованы следующие значения входящих в формулу коэффициентов):

град/ч 1 / c ,

1/c,

мкВт/(мкм)²,

(мкм) ²/мкВт.

Результат подстановки:

(3.28)

При постоянной интенсивности сигнала (непрерывный режим работы) значение в квадратных скобках выражения равно -1. Следовательно, коэффициент деления необходимо настроить и сохранять настройку с точностью K=0.5±10^-4 . Для практических реализуемых допусков необходимо снова рассмотреть модуляцию но интенсивности. При «квадратной» модуляции левая часть формулы обращается в нуль, как и ожидалось. Можно ожидать подобного результата для sin²-модуляции.

Однако эта форма модуляции сводит значение левой части уравнения к половинному значению для случая с постоянной интенсивностью. По-видимому, выбор формы импульса, в общем случае, должен быть согласован с рабочим циклом импульсной последовательности в целях обеспечения полной компенсации.

Таким образом, упрощенный анализ показывает, что модуляция источника излучения может существенно уменьшить ошибку в измерении угловой скорости вращения ВОГ, обусловленную влиянием эффекта Керра.

Выбор источника излучения ВОГ с соответствующими статистическими и спектральными характеристиками. Из выражения для

следуют, что ошибка в измерении угловой скорости вращения за счет влияния эффекта Керра определяется:

~ <I²(t)>-2< I(t)> ², (3.29)

где I(t) - интенсивность излучения источника.

Тогда

может быть сведена к нулю, если правая часть соотношения обращается в нуль.

Широкий класс источников излучения обладает статистикой, обладающей этим свойством. В частности, излучение суперлюминесцентного диода обладает статистикой, близкой к статистике поляризованного теплового источника. Излучение лазера, генерирующего в режиме большого числа аксиальных мод, с увеличением числа мод переходит в тепловую радиацию (что, впрочем, легко объяснить физически - с увеличением числа статистически независимых осцилляторов примерно одинаковой интенсивности суммарное излучение приближается к тепловому излучению).

4. Расчёт сметной калькуляции НИР.

4.1. Исходные положения.

По согласованию с консультантом технико-экономического обоснование будет выполнено в виде условного расчёта сметной стоимости разработки.

При проведении расчёта предполагается, что работа выполняется в научно-исследовательском институте или конструкторском бюро с привлечением специалистов своего и смежных подразделений, а дипломник выступает в качестве руководителя темы.

В ходе расчёта необходимо выполнить следующие этапы:

- определение трудоёмкости и календарных сроков работы;

- расчёт расходов по отдельным статьям затрат и составление сметной калькуляции темы;

- заключение

4.2. Определение трудоёмкости и календарных сроков работы.

Планирование работы было проведено на основании ленточного графика представленного в таблице 4.1.

Для сокращения общей продолжительности выполнения НИР, работы следующие друг за другом и поручаемые разным подразделениям, проводятся одновременно или, по крайней мере, с перекрытием по срокам. Считаем, что дипломник выступает в качестве научного руководителя темы и занят ее выполнением вместе с группой сотрудников своего подразделения и привлекает по мере необходимости специалистов смежных отделов в соответствии с закреплённым за ними профилем работ.

4.3.Расчёт расходов по статьям затрат

и составление сметной калькуляции

Под сметной калькуляцией понимается предварительный расчёт ожидаемых затрат, выполненный по номенклатуре статей.

Сметная калькуляция является основным документом, определяющим сумму ассигнований, необходимых для выполнения работы.

Проведем расчёт затрат по статьям.

1. Основная зарплата.

По этой статье учитываются расходы на выплату заработной платы, а также премий из фонда зарплаты всем участникам НИР, работающим в подразделениях.

В состав исполнителей не включаются руководители указанных подразделений, а также работники вспомогательных отделов и служб, зарплата которых входит в состав накладных расходов.

Расходы по заработной плате приведены в таблице:

2. Дополнительная заработная плата и отчисления на

социальное страхование.

Сумма расходов по основной заработной плате используется при расчёте дополнительной зарплаты и расходов по социальному страхованию, которые включаются в сметную калькуляцию в виде отдельных статей и определяются по формуле:

, (4.1)

где З₁ - основная заработная плата.

Таким образом:

руб.

3. Накладные расходы.

Накладные расходы редко удаётся конкретно спланировать на всё время выполнения работы, поэтому величина накладных расходов выбирается пропорционально объёму расходов по основной заработной плате.

(4.2)

руб.

4. Прочие расходы.

По статьям «Материалы и комплектующие изделия», «Специальное оборудование для экспериментальных работ», «Производственные командировки», «Контрагентские и прочие производственные расходы» расходы и расчет сметной калькуляции не планировался.

На основании расчётов затрат по статьям составляется калькуляция сметной стоимости НИР, которая служит для обоснования плановых ассигнований по теме и отчёта по использовании ассигнований.

Итого сметная себестоимость: