Inerciālās vadības pamatkomponents:Optisko šķiedru žiroskops

Ievads optisko šķiedru žiroskopos

Inerciālās navigācijas sistēmas lielā mērā ir atkarīgas no to galveno komponentu precizitātes un precizitātes. Viens no šādiem komponentiem, kas ir ievērojami uzlabojis šo sistēmu iespējas, ir optisko šķiedru žiroskops (FOG). FOG ir kritisks sensors, kam ir galvenā loma pārvadātāja leņķiskā ātruma mērīšanā ar ievērojamu precizitāti.

Optisko šķiedru žiroskopa darbība

FOG darbojas pēc Sagnac efekta principa, kas ietver lāzera stara sadalīšanu divos atsevišķos ceļos, ļaujot tam pārvietoties pretējos virzienos pa satītu optiskās šķiedras cilpu. Kad nesējs, kas iestrādāts ar FOG, griežas, starpība ceļā starp diviem stariem ir proporcionāla nesēja griešanās leņķiskajam ātrumam. Šī laika aizkave, kas pazīstama kā Sagnac fāzes nobīde, pēc tam tiek precīzi izmērīta, ļaujot FOG nodrošināt precīzus datus par nesēja rotāciju.

Optisko šķiedru žiroskopa princips ietver gaismas stara izstarošanu no fotodetektora. Šis gaismas stars iet caur savienotāju, ieejot no viena gala un izejot no otra. Pēc tam tas pārvietojas caur optisko cilpu. Divi gaismas stari, kas nāk no dažādiem virzieniem, nonāk cilpā un pēc riņķošanas pabeidz saskaņotu superpozīciju. Atgrieztā gaisma atkārtoti nonāk gaismas diodē (LED), ko izmanto, lai noteiktu tās intensitāti. Lai gan optiskās šķiedras žiroskopa princips var šķist vienkāršs, visnozīmīgākais izaicinājums ir novērst faktorus, kas ietekmē divu gaismas staru optiskā ceļa garumu. Šī ir viena no vissvarīgākajām problēmām, ar ko saskaras optisko šķiedru žiroskopu izstrāde.

1: superluminiscējošā diode           2: fotodetektora diode

3.gaismas avota savienotājs           4.šķiedru gredzena savienotājs            5.optiskās šķiedras gredzens

Optisko šķiedru žiroskopu priekšrocības

FOG piedāvā vairākas priekšrocības, kas padara tās nenovērtējamas inerciālās navigācijas sistēmās. Tie ir slaveni ar savu izcilo precizitāti, uzticamību un izturību. Atšķirībā no mehāniskajiem žiroskopiem, FOG nav kustīgu daļu, kas samazina nodiluma risku. Turklāt tie ir izturīgi pret triecieniem un vibrācijām, padarot tos ideāli piemērotus prasīgām vidēm, piemēram, kosmosa un aizsardzības lietojumiem.

Optisko šķiedru žiroskopu integrācija inerciālajā navigācijā

Inerciālās navigācijas sistēmas to augstās precizitātes un uzticamības dēļ arvien vairāk iekļauj FOG. Šie žiroskopi nodrošina būtiskus leņķiskā ātruma mērījumus, kas nepieciešami precīzai orientācijas un pozīcijas noteikšanai. Integrējot FOG esošajās inerciālās navigācijas sistēmās, operatori var gūt labumu no uzlabotas navigācijas precizitātes, īpaši situācijās, kad nepieciešama ārkārtēja precizitāte.

Optisko šķiedru žiroskopu pielietojums inerciālajā navigācijā

FOG iekļaušana ir paplašinājusi inerciālo navigācijas sistēmu pielietojumu dažādās jomās. Aviācijā un aviācijā ar FOG aprīkotas sistēmas piedāvā precīzus navigācijas risinājumus lidmašīnām, droniem un kosmosa kuģiem. Tās tiek plaši izmantotas arī jūras navigācijā, ģeoloģiskajos pētījumos un progresīvā robotikā, ļaujot šīm sistēmām darboties ar uzlabotu veiktspēju un uzticamību.

Dažādi optisko šķiedru žiroskopu strukturālie varianti

Optisko šķiedru žiroskopiem ir dažādas strukturālas konfigurācijas, no kurām dominējošā pašlaik ir inženierzinātņu jomā.slēgta cikla polarizāciju uzturošs optisko šķiedru žiroskops. Šī žiroskopa pamatā irpolarizāciju uzturoša šķiedras cilpa, kas ietver polarizāciju uzturošās šķiedras un precīzi izstrādātu karkasu. Šīs cilpas konstrukcija ietver četrkārtīgu simetrisko tinumu metodi, kas papildināta ar unikālu blīvēšanas želeju, lai izveidotu cietvielu šķiedras cilpas spoli.