Kärnkomponenten i tröghetsstyrning:Fiberoptiskt gyroskop

Introduktion till fiberoptiska gyroskop

Tröghetsnavigeringssystem är starkt beroende av noggrannheten och precisionen hos sina kärnkomponenter. En sådan komponent som avsevärt har förbättrat dessa systems kapacitet är fiberoptiska gyroskop (FOG). FOG är en kritisk sensor som spelar en avgörande roll för att mäta bärvågens vinkelhastighet med anmärkningsvärd noggrannhet.

Funktion för fiberoptiskt gyroskop

Fiberoptiska foggeneratorer (FOG) fungerar enligt principen Sagnac-effekten, vilket innebär att en laserstråle delas upp i två separata banor, vilket gör att den kan färdas i motsatta riktningar längs en spiralformad fiberoptisk slinga. När bärvågen, som är inbäddad i FOG:n, roterar, är skillnaden i färdtid mellan de två strålarna proportionell mot vinkelhastigheten för bärvågens rotation. Denna tidsfördröjning, känd som Sagnac-fasförskjutningen, mäts sedan exakt, vilket gör att FOG:n kan ge korrekta data om bärvågens rotation.

Principen för ett fiberoptiskt gyroskop går ut på att sända ut en ljusstråle från en fotodetektor. Denna ljusstråle passerar genom en kopplare, kommer in från ena änden och ut från den andra. Den färdas sedan genom en optisk slinga. Två ljusstrålar, som kommer från olika riktningar, går in i slingan och fullbordar en koherent superposition efter att ha cirkulerat runt. Det återvändande ljuset går tillbaka in i en lysdiod (LED), som används för att detektera dess intensitet. Även om principen för ett fiberoptiskt gyroskop kan verka enkel, 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 vid utvecklingen av fiberoptiska gyroskop.

1: superluminescerande diod           2: fotodetektordiod

3. ljuskällakopplare           4.fiberringkopplare            5. optisk fiberring

Fördelar med fiberoptiska gyroskop

FOG:er erbjuder flera fördelar som gör dem ovärderliga i tröghetsnavigationssystem. De är kända för sin exceptionella noggrannhet, tillförlitlighet och hållbarhet. Till skillnad från mekaniska gyron har FOG:er 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 försvarsapplikationer.

Integrering av fiberoptiska gyroskop i tröghetsnavigering

Tröghetsnavigationssystem använder i allt högre grad FOG:er på grund av deras höga precision och tillförlitlighet. Dessa gyroskop tillhandahåller de avgörande vinkelhastighetsmätningarna som krävs för korrekt bestämning av orientering och position. Genom att integrera FOG:er i befintliga tröghetsnavigationssystem kan operatörer dra nytta av förbättrad navigationsnoggrannhet, särskilt i situationer där extrem precision är nödvändig.

Tillämpningar av fiberoptiska gyroskop inom tröghetsnavigering

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

Olika strukturella varianter av fiberoptiska gyroskop

Fiberoptiska gyroskop finns i olika strukturella konfigurationer, där den dominerande som för närvarande träder in i ingenjörskonsten ärsluten slinga polarisationsbibehållande fiberoptiskt gyroskopKärnan i detta gyroskop ärpolarisationsbibehållande fiberslinga, bestående av polarisationsbevarande fibrer och ett noggrant utformat ramverk. Konstruktionen av denna slinga innefattar en fyrfaldig symmetrisk lindningsmetod, kompletterad med en unik tätningsgel för att bilda en slinga för fastfasfiber.