Główny element naprowadzania bezwładnościowego:Żyroskop światłowodowy

Wprowadzenie do żyroskopów światłowodowych

Systemy nawigacji bezwładnościowej w dużym stopniu opierają się na dokładności i precyzji swoich głównych komponentów. Jednym z takich komponentów, który znacznie zwiększył możliwości tych systemów, jest żyroskop światłowodowy (FOG). FOG to kluczowy czujnik, który odgrywa kluczową rolę w pomiarze prędkości kątowej nośnika z niezwykłą dokładnością.

Działanie żyroskopu światłowodowego

FOG-i działają na zasadzie efektu Sagnaca, który polega na rozdzieleniu wiązki lasera na dwie oddzielne ścieżki, umożliwiając jej przemieszczanie się w przeciwnych kierunkach wzdłuż zwiniętej pętli światłowodowej. Gdy nośnik osadzony w FOG-u obraca się, różnica w czasie przemieszczania się między dwoma wiązkami jest proporcjonalna do prędkości kątowej obrotu nośnika. To opóźnienie czasowe, znane jako przesunięcie fazowe Sagnaca, jest następnie precyzyjnie mierzone, umożliwiając FOG-owi dostarczanie dokładnych danych dotyczących obrotu nośnika.

Zasada działania żyroskopu światłowodowego polega na emitowaniu wiązki światła z fotodetektora. Ta wiązka światła przechodzi przez sprzęgacz, wchodząc z jednego końca i wychodząc z drugiego. Następnie przechodzi przez pętlę optyczną. Dwie wiązki światła, pochodzące z różnych kierunków, wchodzą do pętli i tworzą spójną superpozycję po okrążeniu. Powracające światło ponownie wchodzi do diody elektroluminescencyjnej (LED), która służy do wykrywania jego intensywności. Podczas gdy zasada działania żyroskopu światłowodowego może wydawać się prosta, największym wyzwaniem jest wyeliminowanie czynników, które wpływają na długość ścieżki optycznej dwóch wiązek światła. Jest to jeden z najważniejszych problemów, z jakimi boryka się rozwój żyroskopów światłowodowych.

1: dioda superluminescencyjna           2: dioda fotodetektora

3. łącznik źródła światła           4.sprzęgacz pierścieniowy z włókna            5. pierścień światłowodowy

Zalety żyroskopów światłowodowych

FOG-i oferują szereg zalet, które czynią je bezcennymi w bezwładnościowych systemach nawigacyjnych. Są znane ze swojej wyjątkowej dokładności, niezawodności i trwałości. W przeciwieństwie do mechanicznych żyroskopów, FOG-i nie mają ruchomych części, co zmniejsza ryzyko zużycia. Ponadto są odporne na wstrząsy i wibracje, co czyni je idealnymi do wymagających środowisk, takich jak zastosowania w lotnictwie i obronie.

Integracja żyroskopów światłowodowych w nawigacji bezwładnościowej

Systemy nawigacji bezwładnościowej coraz częściej obejmują FOG-i ze względu na ich wysoką precyzję i niezawodność. Te żyroskopy zapewniają kluczowe pomiary prędkości kątowej wymagane do dokładnego określenia orientacji i położenia. Dzięki integracji FOG-ów z istniejącymi systemami nawigacji bezwładnościowej operatorzy mogą skorzystać z lepszej dokładności nawigacji, szczególnie w sytuacjach, w których konieczna jest ekstremalna precyzja.

Zastosowania żyroskopów światłowodowych w nawigacji bezwładnościowej

Wprowadzenie FOG-ów rozszerzyło zastosowania bezwładnościowych systemów nawigacyjnych w różnych dziedzinach. W lotnictwie i przestrzeni kosmicznej systemy wyposażone w FOG-i oferują precyzyjne rozwiązania nawigacyjne dla samolotów, dronów i statków kosmicznych. Są one również szeroko stosowane w nawigacji morskiej, badaniach geologicznych i zaawansowanej robotyce, co umożliwia tym systemom działanie z ulepszoną wydajnością i niezawodnością.

Różne warianty konstrukcyjne żyroskopów światłowodowych

Żyroskopy światłowodowe występują w różnych konfiguracjach konstrukcyjnych, przy czym obecnie dominującą konfiguracją wkraczającą do dziedziny inżynierii jestżyroskop światłowodowy z zamkniętą pętlą utrzymujący polaryzacjęSercem tego żyroskopu jestpętla włókien utrzymująca polaryzację, składający się z włókien utrzymujących polaryzację i precyzyjnie zaprojektowanej ramy. Konstrukcja tej pętli obejmuje metodę czterokrotnego symetrycznego nawijania, uzupełnioną o unikalny żel uszczelniający, aby utworzyć pętlę z włókna w stanie stałym.