Kärnkomponenten i tröghetsstyrning:Fiberoptiskt gyroskop

Introduktion till fiberoptiska gyroskop

Tröghetsnavigeringssystem är mycket beroende av noggrannheten och precisionen hos sina kärnkomponenter. En sådan komponent som avsevärt har förbättrat kapaciteten hos dessa system är Fiber Optic Gyroscope (FOG). FOG är en kritisk sensor som spelar en avgörande roll för att mäta bärarens vinkelhastighet med anmärkningsvärd noggrannhet.

Fiberoptiskt gyroskopdrift

FOGs fungerar på principen om Sagnac-effekt, vilket innebär att en laserstråle delas i två separata banor, vilket gör att den kan färdas i motsatta riktningar längs en lindad fiberoptisk slinga. När bäraren, inbäddad med DIMMAN, roterar, är skillnaden i färdtid mellan de två strålarna proportionell mot vinkelhastigheten för bärarens rotation. Denna tidsfördröjning, känd som Sagnac fasförskjutning, mäts sedan exakt, vilket gör det möjligt för FOG att tillhandahålla korrekta data om bärarens rotation.

Principen för ett fiberoptiskt gyroskop innebär att man sänder ut en ljusstråle från en fotodetektor. Denna ljusstråle passerar genom en kopplare, kommer in från ena änden och ut från en annan. Den färdas sedan genom en optisk slinga. Två ljusstrålar, som kommer från olika riktningar, går in i slingan och slutför en sammanhängande överlagring efter att ha cirklat runt. Det återkommande ljuset går åter in i en lysdiod (LED), som används för att detektera dess intensitet. Även om principen för ett fiberoptiskt gyroskop kan verka okomplicerat, ligger den största utmaningen i att eliminera faktorer som påverkar den optiska väglängden för de två ljusstrålarna. Detta är en av de mest kritiska frågorna i utvecklingen av fiberoptiska gyroskop.

1: superluminescerande diod           2: fotodetektordiod

3.ljuskälla kopplare           4.fiberringkoppling            5.optisk fiberring

Fördelar med fiberoptiska gyroskop

FOG erbjuder flera fördelar som gör dem ovärderliga i tröghetsnavigeringssystem. De är kända för sin exceptionella noggrannhet, tillförlitlighet och hållbarhet. Till skillnad från mekaniska gyron har FOG inga rörliga delar, vilket minskar risken för slitage. Dessutom är de motståndskraftiga mot stötar och vibrationer, vilket gör dem idealiska för krävande miljöer som flyg- och försvarstillämpningar.

Integration av fiberoptiska gyroskop i tröghetsnavigering

Tröghetsnavigeringssystem införlivar i allt högre grad FOGs på grund av deras höga precision och tillförlitlighet. Dessa gyroskop ger de avgörande vinkelhastighetsmätningarna som krävs för noggrann bestämning av orientering och position. Genom att integrera FOGs i befintliga tröghetsnavigeringssystem kan operatörer dra nytta av förbättrad navigeringsnoggrannhet, särskilt i situationer där extrem precision är nödvändig.

Tillämpningar av fiberoptiska gyroskop i tröghetsnavigering

Införandet av FOG har utökat tillämpningarna av tröghetsnavigeringssystem över olika domäner. Inom flyg- och flygindustrin erbjuder FOG-utrustade system exakta navigationslösningar för flygplan, drönare och rymdfarkoster. De används också i stor utsträckning inom sjöfartsnavigering, geologiska undersökningar och avancerad robotteknik, vilket gör att dessa system kan fungera med förbättrad prestanda och tillförlitlighet.

Olika strukturella varianter av fiberoptiska gyroskop

Fiberoptiska gyroskop kommer i olika strukturella konfigurationer, med det dominerande som för närvarande går in på teknikområdet ärfiberoptiskt gyroskop som bibehåller polarisationen med sluten slinga. Kärnan i detta gyroskop ärpolarisationsupprätthållande fiberslinga, bestående av polarisationsbevarande fibrer och ett exakt utformat ramverk. Konstruktionen av denna slinga involverar en fyrfaldig symmetrisk lindningsmetod, kompletterad med en unik tätningsgel för att bilda en solid-state fiberslinga.