Pengetahuan Profesional

Gyro Gentian Optik

2021-10-21
Giroskop gentian optik ialah penderia halaju sudut gentian, yang merupakan penderia yang paling menjanjikan antara pelbagai penderia gentian optik. Giroskop gentian optik, seperti giroskop laser cincin, mempunyai kelebihan tiada bahagian bergerak mekanikal, tiada masa memanaskan badan, pecutan tidak sensitif, julat dinamik yang luas, output digital dan saiz kecil. Di samping itu, giroskop gentian optik juga mengatasi kekurangan maut giroskop laser cincin seperti kos tinggi dan fenomena menyekat. Oleh itu, giroskop gentian optik dinilai oleh banyak negara. Giroskop gentian optik awam berketepatan rendah telah dihasilkan dalam kelompok kecil di Eropah Barat. Dianggarkan pada tahun 1994, jualan giroskop gentian optik di pasaran giroskop Amerika akan mencapai 49%, dan giroskop kabel akan mengambil tempat kedua (menganggarkan 35% daripada jualan).

Prinsip kerja giroskop gentian optik adalah berdasarkan kesan Sagnac. Kesan Sagnac ialah kesan umum yang berkaitan dengan penyebaran cahaya dalam laluan optik gelung tertutup yang berputar relatif kepada ruang inersia, iaitu, dua pancaran cahaya dengan ciri yang sama yang dipancarkan daripada sumber cahaya yang sama dalam laluan optik tertutup yang sama merambat dalam arah yang bertentangan . Akhirnya bergabung ke titik pengesanan yang sama.
Jika terdapat halaju sudut putaran berbanding dengan ruang inersia di sekeliling paksi yang berserenjang dengan satah laluan optik tertutup, laluan optik yang dilalui oleh pancaran cahaya dalam arah hadapan dan belakang adalah berbeza, menghasilkan perbezaan laluan optik, dan perbezaan laluan optik adalah berkadar dengan halaju sudut putaran. . Oleh itu, selagi perbezaan laluan optik dan maklumat perbezaan fasa yang sepadan diketahui, halaju sudut putaran boleh diperolehi.

Berbanding dengan giroskop elektromekanikal atau giroskop laser, giroskop gentian optik mempunyai ciri-ciri berikut:
(1) Beberapa bahagian, instrumen itu kukuh dan stabil, dan mempunyai rintangan yang kuat terhadap hentaman dan pecutan;
(2) Gentian bergelung adalah lebih panjang, yang meningkatkan sensitiviti dan resolusi pengesanan dengan beberapa urutan magnitud daripada giroskop laser;
(3) Tiada bahagian penghantaran mekanikal, dan tiada masalah haus, jadi ia mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang;
(4) Mudah untuk menggunakan teknologi litar optik bersepadu, isyaratnya stabil, dan ia boleh digunakan secara langsung untuk output digital dan disambungkan dengan antara muka komputer;
(5) Dengan menukar panjang gentian optik atau bilangan perambatan kitaran cahaya dalam gegelung, ketepatan yang berbeza boleh dicapai dan julat dinamik yang luas boleh dicapai;
(6) Rasuk koheren mempunyai masa perambatan yang singkat, jadi pada dasarnya ia boleh dimulakan serta-merta tanpa pemanasan awal;
(7) Ia boleh digunakan bersama-sama dengan giroskop laser cincin untuk membentuk penderia pelbagai sistem navigasi inersia, terutamanya penderia sistem navigasi inersia bertali bawah;
(8) Struktur mudah, harga rendah, saiz kecil dan ringan.

Pengelasan
Mengikut prinsip kerja:
Giroskop gentian optik interferometrik (I-FOG), generasi pertama giroskop gentian optik, kini paling banyak digunakan. Ia menggunakan gegelung gentian optik berbilang pusingan untuk meningkatkan kesan SAGNAC. Interferometer toroidal dwi-rasuk yang terdiri daripada gegelung gentian optik mod tunggal berbilang pusingan boleh memberikan ketepatan yang lebih tinggi dan sudah pasti akan menjadikan struktur keseluruhan lebih rumit;
Giroskop gentian optik resonan (R-FOG) ialah giroskop gentian optik generasi kedua. Ia menggunakan resonator cincin untuk meningkatkan kesan SAGNAC dan perambatan kitaran untuk meningkatkan ketepatan. Oleh itu, ia boleh menggunakan gentian yang lebih pendek. R-FOG perlu menggunakan sumber cahaya koheren yang kuat untuk meningkatkan kesan resonans rongga resonan, tetapi sumber cahaya koheren yang kuat juga membawa banyak kesan parasit. Bagaimana untuk menghapuskan kesan parasit ini kini menjadi halangan teknikal utama.
Giroskop Gentian Optik Penaburan Brillouin Terrangsang (B-FOG), giroskop gentian optik generasi ketiga ialah penambahbaikan berbanding dua generasi sebelumnya, dan ia masih dalam peringkat penyelidikan teori.
Mengikut komposisi sistem optik: jenis optik bersepadu dan giroskop gentian optik jenis semua gentian.
Mengikut struktur: giroskop gentian optik paksi tunggal dan berbilang paksi.
Mengikut jenis gelung: giroskop gentian optik gelung terbuka dan giroskop gentian optik gelung tertutup.

Sejak diperkenalkan pada tahun 1976, giroskop gentian optik telah banyak dibangunkan. Walau bagaimanapun, giroskop gentian optik masih mempunyai beberapa siri masalah teknikal, masalah ini menjejaskan ketepatan dan kestabilan giroskop gentian optik, dan dengan itu mengehadkan pelbagai aplikasinya. terutamanya termasuk:
(1) Kesan transien suhu. Secara teorinya, dua laluan cahaya merambat belakang dalam interferometer gelang adalah sama panjang, tetapi ini benar hanya apabila sistem tidak berubah mengikut masa. Eksperimen menunjukkan bahawa ralat fasa dan hanyutan nilai ukuran kadar putaran adalah berkadar dengan terbitan masa suhu. Ini sangat berbahaya, terutamanya semasa tempoh memanaskan badan.
(2) Pengaruh getaran. Getaran juga akan menjejaskan pengukuran. Pembungkusan yang sesuai mesti digunakan untuk memastikan kekukuhan gegelung yang baik. Reka bentuk mekanikal dalaman mestilah sangat munasabah untuk mengelakkan resonans.
(3) Pengaruh polarisasi. Pada masa kini, gentian mod tunggal yang paling banyak digunakan ialah gentian mod dwi-polarisasi. Birefringence gentian akan menghasilkan perbezaan fasa parasit, jadi penapisan polarisasi diperlukan. Gentian penyahkutuban boleh menyekat polarisasi, tetapi ia akan membawa kepada peningkatan kos.
Untuk meningkatkan prestasi bahagian atas. Pelbagai penyelesaian telah dicadangkan. Termasuk penambahbaikan komponen giroskop gentian optik, dan penambahbaikan kaedah pemprosesan isyarat.