Kjernekomponenten i treghetsveiledning:Fiberoptisk gyroskop

Introduksjon til fiberoptiske gyroskoper

Treghetsnavigasjonssystemer er sterkt avhengige av nøyaktigheten og presisjonen til kjernekomponentene. En slik komponent som har forbedret egenskapene til disse systemene betydelig er Fiber Optic Gyroscope (FOG). FOG er en kritisk sensor som spiller en sentral rolle i å måle bærerens vinkelhastighet med bemerkelsesverdig nøyaktighet.

Operasjon av fiberoptisk gyroskop

FOGs opererer etter prinsippet om Sagnac-effekt, som innebærer å dele en laserstråle i to separate baner, slik at den kan bevege seg i motsatte retninger langs en kveilet fiberoptisk sløyfe. Når bæreren, innebygd med FOG, roterer, er forskjellen i reisetid mellom de to bjelkene proporsjonal med vinkelhastigheten til bærerens rotasjon. Denne tidsforsinkelsen, kjent som Sagnac-faseforskyvningen, blir deretter nøyaktig målt, noe som gjør at FOG kan gi nøyaktige data om bærerens rotasjon.

Prinsippet til et fiberoptisk gyroskop innebærer å sende ut en lysstråle fra en fotodetektor. Denne lysstrålen passerer gjennom en kopler, kommer inn fra en ende og går ut fra en annen. Den går deretter gjennom en optisk sløyfe. To lysstråler, som kommer fra forskjellige retninger, går inn i sløyfen og fullfører en sammenhengende superposisjon etter å ha sirklet rundt. Det returnerende lyset går igjen inn i en lysdiode (LED), som brukes til å oppdage intensiteten. Selv om prinsippet for et fiberoptisk gyroskop kan virke enkelt, ligger den viktigste utfordringen i å eliminere faktorer som påvirker den optiske veilengden til de to lysstrålene. Dette er en av de mest kritiske problemene i utviklingen av fiberoptiske gyroskoper.

1: superluminescerende diode           2: fotodetektordiode

3.lyskildekobling           4.fiberringkobling            5.optisk fiberring

Fordeler med fiberoptiske gyroskoper

FOGs tilbyr flere fordeler som gjør dem uvurderlige i treghetsnavigasjonssystemer. De er kjent for sin eksepsjonelle nøyaktighet, pålitelighet og holdbarhet. I motsetning til mekaniske gyroer har FOG ingen bevegelige deler, noe som reduserer risikoen for slitasje. I tillegg er de motstandsdyktige mot støt og vibrasjoner, noe som gjør dem ideelle for krevende miljøer som romfart og forsvarsapplikasjoner.

Integrasjon av fiberoptiske gyroskoper i treghetsnavigasjon

Treghetsnavigasjonssystemer inkorporerer i økende grad FOGs på grunn av deres høye presisjon og pålitelighet. Disse gyroskopene gir de avgjørende vinkelhastighetsmålingene som kreves for nøyaktig bestemmelse av orientering og posisjon. Ved å integrere FOG-er i de eksisterende treghetsnavigasjonssystemene, kan operatører dra nytte av forbedret navigasjonsnøyaktighet, spesielt i situasjoner der ekstrem presisjon er nødvendig.

Anvendelser av fiberoptiske gyroskoper i treghetsnavigasjon

Inkluderingen av FOG har utvidet bruken av treghetsnavigasjonssystemer på tvers av forskjellige domener. Innen romfart og luftfart tilbyr FOG-utstyrte systemer presise navigasjonsløsninger for fly, droner og romfartøy. De er også mye brukt i maritim navigasjon, geologiske undersøkelser og avansert robotikk, noe som gjør at disse systemene kan operere med forbedret ytelse og pålitelighet.

Ulike strukturelle varianter av fiberoptiske gyroskoper

Fiberoptiske gyroskoper kommer i forskjellige strukturelle konfigurasjoner, med den dominerende som for tiden går inn i ingeniørområdet erlukket sløyfe polarisasjonsvedlikeholdende fiberoptisk gyroskop. I kjernen av dette gyroskopet erpolarisasjonsvedlikeholdende fibersløyfe, bestående av polarisasjonsvedlikeholdende fibre og et presist utformet rammeverk. Konstruksjonen av denne sløyfen involverer en firedobbelt symmetrisk viklingsmetode, supplert med en unik forseglingsgel for å danne en solid-state fiberløkkespole.