Fiberoptiskt gyroskop

Interferensen på en Sagnac-interferometer är proportionell mot det inneslutna området. En slingad fiberoptisk spole multiplicerar den effektiva arean med antalet slingor.

Ett fiberoptiskt gyroskop ( FOG ) känner av orienteringsförändringar med hjälp av Sagnac-effekten och utför därmed funktionen av ett mekaniskt gyroskop . Men dess funktionsprincip är istället baserad på störningen av ljus som har passerat genom en spole av optisk fiber , som kan vara så lång som 5 kilometer (3 mi).

Drift

Två strålar från en laser injiceras i samma fiber men i motsatta riktningar. På grund av Sagnac-effekten upplever strålen som rör sig mot rotationen en något kortare vägfördröjning än den andra strålen. Den resulterande differentiella fasförskjutningen mäts genom interferometri, vilket översätter en komponent av vinkelhastigheten till en förskjutning av interferensmönstret som mäts fotometriskt.

Stråldelningsoptik delar upp ljus från en laserdiod (eller annan laserljuskälla) i två vågor som fortplantar sig i både medurs och moturs riktning genom en spole som består av många varv av optisk fiber. Styrkan hos Sagnac-effekten beror på den effektiva arean av den slutna optiska banan: detta är inte bara slingans geometriska area utan ökas också med antalet varv i spolen. FOG föreslogs först av Vali och Shorthill 1976. Utvecklingen av både den passiva interferometertypen av FOG, eller IFOG, och ett nyare koncept, den passiva ringresonatorn FOG, eller RFOG, pågår i många företag och anläggningar världen över.

Fördelar

En FOG ger extremt exakt rotationshastighetsinformation, delvis på grund av dess brist på tväraxelkänslighet för vibrationer, acceleration och stötar. Till skillnad från det klassiska gyroskopet med roterande massa eller resonans/mekaniska gyroskop, har FOG inga rörliga delar och förlitar sig inte på tröghetsmotstånd mot rörelse. Därför är FOG ett utmärkt alternativ till ett mekaniskt gyroskop. På grund av sin inneboende tillförlitlighet och långa livslängd används FOG för högpresterande rymdtillämpningar och militära tröghetsnavigeringssystem.

Dimman visar vanligtvis en högre upplösning än ett ringlasergyroskop .

FOGs implementeras i både öppen- och sluten-loop- konfigurationer.

Nackdelar

Liksom alla andra gyroskopteknologier och beroende på detaljerad FOG-design kan FOG kräva initial kalibrering (avgör vilken indikation som motsvarar noll vinkelhastighet).

Vissa FOG-designer är något känsliga för vibrationer. Men när den kombineras med fleraxlig FOG och accelerometrar och hybridiserad med Global Navigational Satellite System ( GNSS ) data, mildras påverkan, vilket gör FOG-system lämpliga för miljöer med hög chock, inklusive pistolpeksystem för 105 mm och 155 mm haubitser.

Se även

• Referenssystem för attityder och rubriker
• Hemisfäriskt resonatorgyroskop
• Tröghetsmåttenhet
• Tröghetsnavigering
• Vibrerande struktur gyroskop
• Kvantgyroskop

Källor

•   Anthony Lawrence, Modern Inertial Technology: Navigation, Guidance, and Control , Springer, kapitel 11 och 12 (sidorna 169–207), 1998. ISBN 0-387-98507-7 .
•    Pavlath, GA (1994). "Fiberoptiska gyroskop". Förfarandet för LEOS'94 . Vol. 2. s. 237–238. doi : 10.1109/LEOS.1994.586467 . ISBN 0-7803-1470-0 . S2CID 117215647 .
•   RPG Collinson, Introduction to Avionics Systems , 2003 Kluwer Academic Publishers, Boston. ISBN 1-4020-7278-3 .
• José Miguel López-Higuer, Handbook of Fiber Optic Sensing Technology , 2000, John Wiley & Sons Ltd.
•   Hervé Lefèvre, The Fiber-Optic Gyroscope , 1993, Artech House. ISBN 0-89006-537-3 .