Základní složka inerciálního navádění:Gyroskop z optických vláken

Úvod do gyroskopů z optických vláken

Inerciální navigační systémy silně spoléhají na přesnost a preciznost svých hlavních součástí. Jedním z takových komponentů, který výrazně zvýšil možnosti těchto systémů, je gyroskop s optickými vlákny (FOG). FOG je kritický senzor, který hraje klíčovou roli při měření úhlové rychlosti nosiče s pozoruhodnou přesností.

Provoz optického gyroskopu

FOG fungují na principu Sagnacova efektu, který zahrnuje rozdělení laserového paprsku do dvou samostatných drah, což mu umožňuje pohybovat se v opačných směrech podél stočené smyčky z optických vláken. Když se nosič, vestavěný do FOG, otáčí, je rozdíl v době cesty mezi dvěma paprsky úměrný úhlové rychlosti rotace nosiče. Toto časové zpoždění, známé jako Sagnacův fázový posun, je pak přesně změřeno, což umožňuje FOG poskytovat přesná data týkající se rotace nosiče.

Princip gyroskopu s optickými vlákny spočívá v vyzařování paprsku světla z fotodetektoru. Tento světelný paprsek prochází spojkou, vstupuje z jednoho konce a vystupuje z druhého. Poté prochází optickou smyčkou. Dva paprsky světla přicházející z různých směrů vstupují do smyčky a po kroužení kolem dotvářejí koherentní superpozici. Vracející se světlo znovu vstupuje do světelné diody (LED), která se používá k detekci jeho intenzity. I když se princip gyroskopu s optickými vlákny může zdát přímočarý, největší problém spočívá v eliminaci faktorů, které ovlivňují délku optické dráhy dvou světelných paprsků. Toto je jeden z nejkritičtějších problémů, kterým čelíme při vývoji gyroskopů z optických vláken.

1：superluminiscenční dioda           2: fotodetektorová dioda

3.spojka světelného zdroje           4.vláknitá kroužková spojka            5. kroužek z optického vlákna

Výhody gyroskopů s optickými vlákny

FOG nabízí několik výhod, které je činí neocenitelnými v inerciálních navigačních systémech. Jsou známé pro svou výjimečnou přesnost, spolehlivost a odolnost. Na rozdíl od mechanických gyroskopů nemají FOG žádné pohyblivé části, což snižuje riziko opotřebení. Navíc jsou odolné vůči nárazům a vibracím, díky čemuž jsou ideální pro náročná prostředí, jako jsou letectví a obranné aplikace.

Integrace gyroskopů z optických vláken v inerciální navigaci

Inerciální navigační systémy stále více začleňují FOG kvůli jejich vysoké přesnosti a spolehlivosti. Tyto gyroskopy poskytují zásadní měření úhlové rychlosti potřebné pro přesné určení orientace a polohy. Integrací FOG do stávajících inerciálních navigačních systémů mohou operátoři těžit ze zlepšené přesnosti navigace, zejména v situacích, kdy je nezbytná extrémní přesnost.

Aplikace gyroskopů z optických vláken v inerciální navigaci

Zahrnutí FOG rozšířilo aplikace inerciálních navigačních systémů v různých oblastech. V kosmonautice a letectví nabízejí systémy vybavené FOG přesná navigační řešení pro letadla, drony a kosmické lodě. Jsou také široce používány v námořní navigaci, geologických průzkumech a pokročilé robotice, což těmto systémům umožňuje pracovat se zvýšeným výkonem a spolehlivostí.

Různé konstrukční varianty gyroskopů s optickými vlákny

Gyroskopy s optickými vlákny se dodávají v různých konstrukčních konfiguracích, z nichž převládající, která v současnosti vstupuje do oblasti inženýrství, jegyroskop z optických vláken udržující polarizaci v uzavřené smyčce. Jádrem tohoto gyroskopu jepolarizační smyčka vlákna, obsahující vlákna udržující polarizaci a přesně navržený framework. Konstrukce této smyčky zahrnuje metodu čtyřnásobného symetrického vinutí doplněnou unikátním těsnícím gelem pro vytvoření smyčky smyčky z pevného vlákna.