Fiiberoptiline güroskoop

Fiiberoptiline güroskoop on kiu nurkkiiruse andur, mis on mitmesuguste fiiberoptiliste andurite seas kõige lootustandvam. Kiudoptilise güroskoopi, nagu ka ringlasergüroskoopi, eeliseks on mehaaniliste liikuvate osade puudumine, soojenemisaeg, tundetu kiirendus, lai dünaamiline ulatus, digitaalne väljund ja väike suurus. Lisaks ületab fiiberoptiline güroskoop ka ringlasergüroskoopide saatuslikud puudused, nagu kõrge hind ja blokeerimisnähtus. Seetõttu hindavad fiiberoptilisi güroskoope paljud riigid. Väikese täpsusega tsiviilotstarbelisi fiiberoptilisi güroskoope on Lääne-Euroopas toodetud väikeste partiidena. Hinnanguliselt ulatub 1994. aastal fiiberoptiliste güroskoopide müük Ameerika güroskoopide turul 49%ni ja teisele kohale (moodustab 35% müügist) kaabelgüroskoop.

Fiiberoptilise güroskoopi tööpõhimõte põhineb Sagnaci efektil. Sagnaci efekt on valguse üldine seos, mis levib suletud ahelaga optilisel teel, mis pöörleb inertsiaalruumi suhtes, st kaks võrdsete omadustega valguskiirt, mis kiirguvad samast valgusallikast samal suletud optilisel teel, levivad vastassuundades. . Lõpuks ühendage sama tuvastuspunktiga.
Kui suletud optilise tee tasapinnaga risti oleva telje ümber on pöörlemisnurkkiirus inertsiaalruumi suhtes, on valguskiirte poolt edasi- ja tagasisuunas läbitav optiline tee erinev, mille tulemuseks on optilise tee erinevus. ja optilise tee erinevus on võrdeline pöörlemise nurkkiirusega. . Seega, kuni on teada optilise tee erinevus ja vastav faasierinevus, on võimalik saada pöörlemise nurkkiirus.

Võrreldes elektromehaanilise güroskoobi või lasergüroskoobiga on fiiberoptilisel güroskoopil järgmised omadused:
(1) Vähesed osad, seade on kindel ja stabiilne ning sellel on tugev löögi- ja kiirenduskindlus;
(2) mähitud kiud on pikem, mis parandab tuvastamise tundlikkust ja eraldusvõimet mitu suurusjärku kui lasergüroskoop;
(3) Puuduvad mehaanilised ülekandeosad ja kulumisprobleemid, seega on sellel pikk kasutusiga;
(4) Integreeritud optilise vooluahela tehnoloogiat on lihtne kasutusele võtta, signaal on stabiilne ja seda saab otse kasutada digitaalseks väljundiks ja ühendada arvuti liidesega;
(5) Optilise kiu pikkuse või valguse tsüklilise levimise arvu muutmisega mähises on võimalik saavutada erinevaid täpsusi ja saavutada lai dünaamiline ulatus;
(6) Koherentsel kiirel on lühike levimisaeg, nii et põhimõtteliselt saab selle käivitada koheselt ilma eelsoojenduseta;
(7) Seda saab kasutada koos ringlasergüroskoobiga erinevate inertsiaalsete navigatsioonisüsteemide andurite, eriti rihmaga allapoole suunatud inertsiaalsete navigatsioonisüsteemide andurite moodustamiseks;
(8) Lihtne struktuur, madal hind, väike suurus ja kerge kaal.

Klassifikatsioon
Vastavalt tööpõhimõttele:
Interferomeetrilised fiiberoptilised güroskoopid (I-FOG), esimese põlvkonna fiiberoptilised güroskoobid, on praegu kõige laialdasemalt kasutatavad. See kasutab SAGNAC-efekti tugevdamiseks mitme pöördega kiudoptilist mähist. Kahe valgusvihuga toroidaalne interferomeeter, mis koosneb mitme pöördega ühemoodilisest optilisest kiudmähist, võib pakkuda suuremat täpsust ja muudab üldise struktuuri paratamatult keerulisemaks;
Resonantskiudoptiline güroskoop (R-FOG) on teise põlvkonna fiiberoptiline güroskoop. See kasutab SAGNAC-efekti suurendamiseks ringresonaatorit ja täpsuse parandamiseks tsüklilist levikut. Seetõttu võib see kasutada lühemaid kiude. R-FOG peab resonantsõõnsuse resonantsefekti suurendamiseks kasutama tugevat koherentset valgusallikat, kuid tugev koherentne valgusallikas toob kaasa ka palju parasiitefekte. Nende parasiitmõjude kõrvaldamine on praegu peamine tehniline takistus.
Stimuleeritud Brillouini hajutav fiiberoptiline güroskoop (B-FOG), kolmanda põlvkonna fiiberoptiline güroskoop on kahe eelmise põlvkonnaga võrreldes edasiminek ja see on alles teoreetilises uurimisjärgus.
Vastavalt optilise süsteemi koostisele: integreeritud optiline tüüp ja täiskiud tüüpi fiiberoptiline güroskoop.
Vastavalt struktuurile: üheteljelised ja mitmeteljelised fiiberoptilised güroskoobid.
Silmuse tüübi järgi: avatud ahelaga fiiberoptiline güroskoop ja suletud ahelaga fiiberoptiline güroskoop.

Alates selle kasutuselevõtust 1976. aastal on fiiberoptilist güroskoopi palju edasi arendatud. Kuid kiudoptilisel güroskoopil on endiselt mitmeid tehnilisi probleeme, need probleemid mõjutavad fiiberoptilise güroskoopi täpsust ja stabiilsust ning piiravad seega selle laia kasutusala. sisaldab peamiselt:
(1) Temperatuurimuutuste mõju. Teoreetiliselt on rõngasinterferomeetri kaks tagasi levivat valgusteed võrdse pikkusega, kuid see kehtib rangelt ainult siis, kui süsteem aja jooksul ei muutu. Katsed näitavad, et faasiviga ja pöörlemiskiiruse mõõteväärtuse triiv on võrdeline temperatuuri ajatuletisega. See on väga kahjulik, eriti soojenemisperioodil.
(2) Vibratsiooni mõju. Vibratsioon mõjutab ka mõõtmist. Mähise hea tugevuse tagamiseks tuleb kasutada sobivat pakendit. Sisemine mehaaniline konstruktsioon peab olema resonantsi vältimiseks väga mõistlik.
(3) Polarisatsiooni mõju. Tänapäeval on kõige laialdasemalt kasutatav ühemoodiline kiud kahe polarisatsiooni režiimiga kiud. Kiu kahekordne murdumine tekitab parasiitfaaside erinevuse, mistõttu on vajalik polarisatsioonifiltreerimine. Depolarisatsioonikiud võib polarisatsiooni maha suruda, kuid see suurendab kulusid.
Topi jõudluse parandamiseks. Välja on pakutud erinevaid lahendusi. Sealhulgas fiiberoptilise güroskoopi komponentide täiustamine ja signaalitöötlusmeetodite täiustamine.