Inerciālās vadības galvenā sastāvdaļa:Šķiedru optiskais žiroskops

Ievads šķiedru optiskajos žiroskopos

Inerciālās navigācijas sistēmas lielā mērā balstās uz to galveno komponentu precizitāti un precizitāti. Viens no šādiem komponentiem, kas ir ievērojami uzlabojis šo sistēmu iespējas, ir šķiedru optikas žiroskops (FOG). FOG ir kritisks sensors, kam ir izšķiroša loma nesēja leņķiskā ātruma mērīšanā ar ievērojamu precizitāti.

Šķiedru optiskā žiroskopa darbība

FOG darbojas pēc Saņaka efekta principa, kas ietver lāzera stara sadalīšanu divos atsevišķos ceļos, ļaujot tam pārvietoties pretējos virzienos pa satītu optiskās šķiedras cilpu. Kad nesējs, kas iestrādāts FOG, rotē, abu staru kustības laika starpība ir proporcionāla nesēja rotācijas leņķiskajam ātrumam. Šī laika aizture, kas pazīstama kā Saņaka fāzes nobīde, pēc tam tiek precīzi izmērīta, ļaujot FOG sniegt precīzus datus par nesēja rotāciju.

Optiskā šķiedru žiroskopa princips ietver gaismas stara izstarošanu no fotodetektora. Šis gaismas stars iziet caur savienotāju, ieejot no viena gala un izejot no otra. Pēc tam tas pārvietojas pa optisko cilpu. Divi gaismas stari, kas nāk no dažādiem virzieniem, nonāk cilpā un pēc riņķošanas pabeidz koherentu superpozīciju. Atgriežošā gaisma atkal nonāk gaismas diodē (LED), ko izmanto tās intensitātes noteikšanai. Lai gan optiskā šķiedru žiroskopa princips var šķist vienkāršs, vislielākais izaicinājums ir novērst faktorus, kas ietekmē divu gaismas staru optiskā ceļa garumu. Šis ir viens no kritiskākajiem jautājumiem, ar ko saskaras, izstrādājot optiskos šķiedru žiroskopus.

1: superluminiscējoša diode           2: fotodetektora diode

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

Šķiedru optisko žiroskopu priekšrocības

Žiroskopiskajiem žiroskopiem (FOG) ir vairākas priekšrocības, kas padara tos nenovērtējamus inerciālās navigācijas sistēmās. Tie ir pazīstami 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 vibrāciju, padarot tos ideāli piemērotus sarežģītām vidēm, piemēram, kosmosa un aizsardzības vajadzībām.

Šķiedru optisko žiroskopu integrācija inerciālajā navigācijā

Inerciālās navigācijas sistēmās arvien vairāk tiek iekļauti leņķiskie žiroskopi (FOG), pateicoties to augstajai precizitātei un uzticamībai. Šie žiroskopi nodrošina izšķirošos 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.

Šķiedru optisko žiroskopu pielietojums inerciālajā navigācijā

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

Dažādi šķiedru optisko žiroskopu strukturālie varianti

Šķiedru optikas žiroskopi ir pieejami dažādās strukturālās konfigurācijās, un dominējošā no tām pašlaik ienāk inženierzinātņu jomā irSlēgtas cilpas polarizāciju uzturošs optiskās šķiedras žiroskopsŠī žiroskopa pamatā irpolarizāciju uzturoša šķiedras cilpa, kas sastāv no polarizāciju saglabājošām šķiedrām un precīzi izstrādāta karkasa. Šīs cilpas konstrukcija ietver četrkārtīgu simetrisku tinumu metodi, ko papildina unikāls blīvēšanas želeja, lai izveidotu cietvielu šķiedras cilpas spoli.