Šviesolaidinis giroskopas

Šviesolaidinis giroskopas yra pluošto kampinio greičio jutiklis, kuris yra perspektyviausias iš įvairių šviesolaidinių jutiklių. Skaidulinio optinio giroskopo, kaip ir žiedinio lazerinio giroskopo, pranašumai: nėra mechaninių judančių dalių, nėra įšilimo laiko, nejautrus pagreitis, platus dinaminis diapazonas, skaitmeninė išvestis ir mažas dydis. Be to, šviesolaidinis giroskopas taip pat įveikia lemtingus žiedinių lazerinių giroskopų trūkumus, tokius kaip didelė kaina ir blokavimo reiškinys. Todėl šviesolaidiniai giroskopai yra vertinami daugelyje šalių. Mažo tikslumo civiliniai šviesolaidiniai giroskopai Vakarų Europoje buvo gaminami nedidelėmis partijomis. Skaičiuojama, kad 1994 metais šviesolaidinių giroskopų pardavimas Amerikos giroskopų rinkoje sieks 49%, o kabelinis giroskopas užims antrąją vietą (sudarys 35% pardavimų).

Šviesolaidinio giroskopo veikimo principas pagrįstas Sagnac efektu. Sagnac efektas yra bendras susijęs šviesos sklidimo uždaro ciklo optiniu keliu, besisukančio inercinės erdvės atžvilgiu, poveikis, ty du vienodų charakteristikų šviesos pluoštai, skleidžiami iš to paties šviesos šaltinio tuo pačiu uždaru optiniu keliu, sklinda priešingomis kryptimis. . Galiausiai sujunkite su tuo pačiu aptikimo tašku.
Jei yra kampinis sukimosi greitis inercinės erdvės atžvilgiu aplink ašį, statmeną uždarojo optinio kelio plokštumai, optinis kelias, kurį skleidžia šviesos pluoštai pirmyn ir atgal, skiriasi, todėl susidaro optinio kelio skirtumas, o optinio kelio skirtumas proporcingas kampiniam sukimosi greičiui. . Todėl tol, kol yra žinomas optinio kelio skirtumas ir atitinkama fazių skirtumo informacija, galima gauti sukimosi kampinį greitį.

Palyginti su elektromechaniniu giroskopu arba lazeriniu giroskopu, šviesolaidinis giroskopas turi šias charakteristikas:
(1) Keletas dalių, prietaisas yra tvirtas ir stabilus, turi stiprų atsparumą smūgiams ir pagreičiui;
(2) Suvyniotas pluoštas yra ilgesnis, todėl aptikimo jautrumas ir skiriamoji geba pagerėja keliais dydžiais nei lazerinio giroskopo;
(3) Nėra mechaninės transmisijos dalių ir nėra susidėvėjimo problemų, todėl jis turi ilgą tarnavimo laiką;
(4) Lengva pritaikyti integruotos optinės grandinės technologiją, signalas yra stabilus ir gali būti tiesiogiai naudojamas skaitmeninei išvestiei ir prijungtas prie kompiuterio sąsajos;
(5) Keičiant optinio pluošto ilgį arba ciklinio šviesos sklidimo ritėje skaičių, galima pasiekti skirtingą tikslumą ir platų dinaminį diapazoną;
(6) koherentinio pluošto sklidimo laikas yra trumpas, todėl iš esmės jį galima paleisti akimirksniu be išankstinio pašildymo;
(7) Jis gali būti naudojamas kartu su žiediniu lazeriniu giroskopu įvairių inercinių navigacijos sistemų jutikliams formuoti, ypač inercinių navigacijos sistemų jutikliams;
(8) Paprasta struktūra, maža kaina, mažas dydis ir lengvas svoris.

Klasifikacija
Pagal darbo principą:
Šiuo metu plačiausiai naudojami interferometriniai šviesolaidiniai giroskopai (I-FOG), pirmosios kartos šviesolaidiniai giroskopai. SAGNAC efektui sustiprinti naudojama kelių apsisukimų optinio pluošto ritė. Dviejų spindulių toroidinis interferometras, sudarytas iš daugiapakopės vienmodės optinio pluošto ritės, gali užtikrinti didesnį tikslumą ir neišvengiamai apsunkins bendrą struktūrą;
Rezonansinis šviesolaidinis giroskopas (R-FOG) yra antrosios kartos šviesolaidinis giroskopas. Jis naudoja žiedo rezonatorių, kad sustiprintų SAGNAC efektą ir ciklinį sklidimą, kad pagerintų tikslumą. Todėl jis gali naudoti trumpesnius pluoštus. R-FOG turi naudoti stiprų koherentinį šviesos šaltinį, kad padidintų rezonansinės ertmės rezonansinį poveikį, tačiau stiprus koherentinis šviesos šaltinis taip pat sukelia daug parazitinių efektų. Šiuo metu pagrindinė techninė kliūtis yra kaip pašalinti šiuos parazitinius padarinius.
Stimuliuotas Brillouin sklaidantis šviesolaidinis giroskopas (B-FOG), trečios kartos šviesolaidinis giroskopas, yra geresnis, palyginti su ankstesnėmis dviem kartomis, ir tebėra teorinio tyrimo stadijoje.
Pagal optinės sistemos sudėtį: integruotas optinio tipo ir visų skaidulų tipo šviesolaidinis giroskopas.
Pagal struktūrą: vienos ašies ir kelių ašių šviesolaidiniai giroskopai.
Pagal kilpos tipą: atviros kilpos šviesolaidinis giroskopas ir uždaros kilpos šviesolaidinis giroskopas.

Nuo pat pristatymo 1976 m. šviesolaidinis giroskopas buvo labai išplėtotas. Tačiau šviesolaidinis giroskopas vis dar turi daugybę techninių problemų, šios problemos turi įtakos šviesolaidinio giroskopo tikslumui ir stabilumui, todėl riboja platų jo pritaikymo spektrą. daugiausia apima:
(1) Temperatūros pereinamųjų pokyčių poveikis. Teoriškai du atgal sklindantys šviesos keliai žiediniame interferometre yra vienodo ilgio, tačiau tai griežtai teisinga tik tada, kai sistema laikui bėgant nesikeičia. Eksperimentai rodo, kad fazės paklaida ir sukimosi greičio matavimo vertės poslinkis yra proporcingi temperatūros laiko išvestinei. Tai labai kenksminga, ypač atšilimo laikotarpiu.
(2) Vibracijos įtaka. Vibracija taip pat turės įtakos matavimui. Norint užtikrinti gerą ritės tvirtumą, reikia naudoti atitinkamą pakuotę. Vidinė mechaninė konstrukcija turi būti labai pagrįsta, kad būtų išvengta rezonanso.
(3) Poliarizacijos įtaka. Šiuo metu plačiausiai naudojamas vienmodis pluoštas yra dvigubos poliarizacijos režimo pluoštas. Dvigubas pluošto lūžis sukels parazitinį fazių skirtumą, todėl reikalingas poliarizacijos filtravimas. Depoliarizacijos pluoštas gali slopinti poliarizaciją, tačiau tai padidins išlaidas.
Siekiant pagerinti viršūnės našumą. Buvo pasiūlyta įvairių sprendimų. Įskaitant šviesolaidinio giroskopo komponentų tobulinimą ir signalų apdorojimo metodų tobulinimą.