Temeljna komponenta inercijalnog navođenja:Žiroskop s optičkim vlaknima

Uvod u optičke žiroskope

Inercijski navigacijski sustavi uvelike se oslanjaju na točnost i preciznost svojih osnovnih komponenti. Jedna takva komponenta koja je značajno poboljšala mogućnosti ovih sustava je optički žiroskop (FOG). FOG je kritičan senzor koji igra ključnu ulogu u mjerenju kutne brzine nosača s izuzetnom točnošću.

Rad optičkog žiroskopa

FOGs rade na principu Sagnac efekta, koji uključuje dijeljenje laserske zrake u dvije odvojene putanje, dopuštajući joj da putuje u suprotnim smjerovima duž zamotane petlje od optičkih vlakana. Kada se nosač, ugrađen u FOG, okreće, razlika u vremenu putovanja između dviju zraka proporcionalna je kutnoj brzini rotacije nosača. Ovo vremensko kašnjenje, poznato kao Sagnacov fazni pomak, zatim se precizno mjeri, omogućujući FOG-u da pruži točne podatke o rotaciji nosača.

Princip optičkog žiroskopa uključuje emitiranje snopa svjetlosti iz fotodetektora. Ova svjetlosna zraka prolazi kroz spojnicu, ulazi s jednog kraja i izlazi s drugog. Zatim putuje kroz optičku petlju. Dvije zrake svjetlosti, koje dolaze iz različitih smjerova, ulaze u petlju i dovršavaju koherentnu superpoziciju nakon što kruže okolo. Povratno svjetlo ponovno ulazi u svjetleću diodu (LED), koja se koristi za otkrivanje njezinog intenziteta. Dok se princip optičkog žiroskopa može činiti jednostavnim, najveći izazov leži u uklanjanju čimbenika koji utječu na duljinu optičkog puta dviju svjetlosnih zraka. Ovo je jedan od najkritičnijih problema s kojima se suočavamo u razvoju optičkih žiroskopa.

1: superluminiscentna dioda           2：fotodetektorska dioda

3.spojnica izvora svjetla           4.vlaknasta prstenasta spojnica            5.prsten od optičkog vlakna

Prednosti optičkih žiroskopa

MAGLE nude nekoliko prednosti koje ih čine neprocjenjivim u inercijskim navigacijskim sustavima. Poznati su po svojoj iznimnoj točnosti, pouzdanosti i trajnosti. Za razliku od mehaničkih žiroskopa, FOG nema pokretnih dijelova, čime se smanjuje rizik od habanja. Osim toga, otporni su na udarce i vibracije, što ih čini idealnim za zahtjevna okruženja kao što su zrakoplovne i obrambene primjene.

Integracija optičkih žiroskopa u inercijalnu navigaciju

Inercijski navigacijski sustavi sve više uključuju FOGs zbog svoje visoke preciznosti i pouzdanosti. Ovi žiroskopi pružaju ključna mjerenja kutne brzine potrebna za točno određivanje orijentacije i položaja. Integriranjem FOG-ova u postojeće inercijalne navigacijske sustave, operateri mogu imati koristi od poboljšane točnosti navigacije, posebno u situacijama kada je potrebna ekstremna preciznost.

Primjena optičkih žiroskopa u inercijskoj navigaciji

Uključivanje FOG-ova proširilo je primjene inercijskih navigacijskih sustava u raznim domenama. U zrakoplovstvu i svemiru, sustavi opremljeni FOG-om nude precizna navigacijska rješenja za zrakoplove, dronove i svemirske letjelice. Također se intenzivno koriste u pomorskoj navigaciji, geološkim istraživanjima i naprednoj robotici, omogućujući ovim sustavima rad s poboljšanim performansama i pouzdanošću.

Različite strukturne varijante optičkih žiroskopa

Žiroskopi s optičkim vlaknima dolaze u različitim strukturnim konfiguracijama, a prevladavajući je onaj koji trenutno ulazi u područje inženjerstvaoptički žiroskop zatvorene petlje s održavanjem polarizacije. Srž ovog žiroskopa jevlaknasta petlja koja održava polarizaciju, koji se sastoji od vlakana koja održavaju polarizaciju i precizno dizajniranog okvira. Konstrukcija ove petlje uključuje metodu četverostrukog simetričnog namotavanja, nadopunjenu jedinstvenim brtvenim gelom za formiranje zavojnice petlje čvrstog vlakna.