Основният компонент на инерционното насочване:Оптичен жироскоп

Въведение в оптичните жироскопи

Инерционните навигационни системи разчитат в голяма степен на точността и прецизността на основните си компоненти. Един такъв компонент, който значително подобри възможностите на тези системи, е фиброоптичният жироскоп (FOG). FOG е критичен сензор, който играе ключова роля в измерването на ъгловата скорост на превозвача със забележителна точност.

Работа с фиброоптичен жироскоп

FOGs работят на принципа на ефекта Sagnac, който включва разделяне на лазерен лъч на два отделни пътя, което му позволява да се движи в противоположни посоки по протежение на навита оптична верига. Когато носачът, вграден с FOG, се върти, разликата във времето за пътуване между двата лъча е пропорционална на ъгловата скорост на въртене на носача. Това забавяне във времето, известно като изместване на фазата на Sagnac, след това се измерва прецизно, което позволява на FOG да предостави точни данни относно въртенето на носителя.

Принципът на фиброоптичния жироскоп включва излъчване на лъч светлина от фотодетектор. Този светлинен лъч преминава през съединител, влизайки от един край и излизайки от друг. След това преминава през оптична верига. Два лъча светлина, идващи от различни посоки, влизат в цикъла и завършват кохерентна суперпозиция, след като обикалят наоколо. Връщащата се светлина отново влиза в светодиод (LED), който се използва за откриване на нейния интензитет. Въпреки че принципът на фиброоптичния жироскоп може да изглежда ясен, най-същественото предизвикателство се крие в елиминирането на факторите, които влияят на дължината на оптичния път на двата светлинни лъча. Това е един от най-критичните проблеми при разработването на оптични жироскопи.

1: суперлуминисцентен диод           2: фотодетекторен диод

3. съединител за източник на светлина           4.влакнест пръстен съединител            5.пръстен от оптични влакна

Предимства на оптичните жироскопи

FOG предлагат няколко предимства, които ги правят безценни в инерционните навигационни системи. Те са известни със своята изключителна точност, надеждност и издръжливост. За разлика от механичните жироскопи, FOG нямат движещи се части, което намалява риска от износване. Освен това, те са устойчиви на удари и вибрации, което ги прави идеални за взискателни среди като приложения в космическото пространство и отбраната.

Интегриране на фиброоптични жироскопи в инерционна навигация

Инерциалните навигационни системи все повече включват FOG поради тяхната висока точност и надеждност. Тези жироскопи осигуряват решаващите измервания на ъгловата скорост, необходими за точното определяне на ориентация и позиция. Чрез интегрирането на FOGs в съществуващите инерционни навигационни системи, операторите могат да се възползват от подобрена навигационна точност, особено в ситуации, в които е необходима изключителна прецизност.

Приложения на фиброоптични жироскопи в инерционната навигация

Включването на FOGs разшири приложенията на инерциалните навигационни системи в различни области. В космическото пространство и авиацията системите, оборудвани с FOG, предлагат прецизни навигационни решения за самолети, дронове и космически кораби. Те също се използват широко в морската навигация, геоложките проучвания и усъвършенстваната роботика, което позволява на тези системи да работят с подобрена производителност и надеждност.

Различни структурни варианти на фиброоптични жироскопи

Оптичните жироскопи се предлагат в различни структурни конфигурации, като преобладаващата, която в момента навлиза в областта на инженерството, еоптичен жироскоп със затворен контур, поддържащ поляризация. В основата на този жироскоп евлакнеста верига за поддържане на поляризация, включващ влакна, поддържащи поляризацията, и прецизно проектирана рамка. Конструкцията на тази верига включва четирикратно симетричен метод на навиване, допълнен от уникален запечатващ гел за образуване на намотка от твърдо влакно.