Волоконно-оптический гироскоп

Интерференция в интерферометре Саньяка пропорциональна замкнутой площади. Закольцованная оптоволоконная катушка умножает эффективную площадь на количество витков.

Волоконно -оптический гироскоп ( ВОГ ) воспринимает изменения ориентации с помощью эффекта Саньяка , выполняя таким образом функцию механического гироскопа . Однако принцип его работы основан на интерференции света, прошедшего через катушку оптического волокна , длина которой может достигать 5 километров (3 мили).

Операция

Два луча лазера вводятся в одно и то же волокно, но в противоположных направлениях. Из-за эффекта Саньяка луч, движущийся против вращения, испытывает немного меньшую задержку пути, чем другой луч. Результирующий дифференциальный фазовый сдвиг измеряется посредством интерферометрии, таким образом преобразуя одну составляющую угловой скорости в сдвиг интерференционной картины, который измеряется фотометрически.

Оптика с расщеплением луча разделяет свет лазерного диода (или другого источника лазерного света) на две волны, распространяющиеся как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки через катушку, состоящую из множества витков оптического волокна. Сила эффекта Саньяка зависит от эффективной площади замкнутого оптического пути: это не просто геометрическая площадь петли, но она также увеличивается за счет количества витков в катушке. FOG был впервые предложен Вали и Шортхиллом. ^[1] в 1976 году. Разработка как пассивного интерферометра типа FOG, или IFOG, так и более новой концепции - пассивного кольцевого резонатора FOG, или RFOG, продолжается во многих компаниях и учреждениях по всему миру. ^[2]

Преимущества

FOG предоставляет чрезвычайно точную информацию о скорости вращения, отчасти из-за отсутствия у него поперечной чувствительности к вибрации, ускорению и ударам. В отличие от классического гироскопа с вращающейся массой или резонансных/механических гироскопов, ВОГ не имеет движущихся частей и не опирается на инерционное сопротивление движению. Таким образом, FOG является отличной альтернативой механическому гироскопу. Благодаря своей надежности и длительному сроку службы ВОГ используются в высокопроизводительных космических приложениях. ^[3] и военные инерциальные навигационные системы.

FOG обычно показывает более высокое разрешение, чем кольцевой лазерный гироскоп . ^{[ нужна ссылка ]}

ВОГ реализуются как в разомкнутой, так и в замкнутой конфигурации.

Недостатки

Как и все другие технологии гироскопов, и в зависимости от детальной конструкции ВОГ, ВОГ могут потребовать первоначальной калибровки (определения того, какое показание соответствует нулевой угловой скорости).

Некоторые конструкции FOG несколько чувствительны к вибрациям. ^[4] Однако в сочетании с многоосевым FOG и акселерометрами и гибридизацией с данными Глобальной навигационной спутниковой системы ( GNSS ) воздействие смягчается, что делает системы FOG пригодными для работы в условиях сильных ударов, включая системы наведения пушек для 105-мм и 155-мм гаубиц.

См. также

Ссылки

^ Вали, В.; Шортхилл, RW (1976). «Волоконный кольцевой интерферометр». Прикладная оптика . 15 (5): 1099–100. Бибкод : 1976ApOpt..15.1099V . дои : 10.1364/AO.15.001099 . ПМИД 20165128 .
^ Лефевр, Эрве (1993). Волоконно-оптический гироскоп . АРТЕХ ДОМ, ИНК. ISBN 0-89006-537-3 .
^ «Астрикс® 1000» . Архивировано из оригинала 27 мая 2019 г. Проверено 27 мая 2019 г.
^ Чен, Сиюань; Ван, Вэй (2017). «Извлечение и компенсация ошибки вибрации FOG на основе улучшенного эмпирического разложения мод с помощью маскирующего сигнала». Прикладная оптика . 56 (13): 3848–3856. Бибкод : 2017ApOpt..56.3848C . дои : 10.1364/AO.56.003848 . ПМИД 28463278 .

Источники

Энтони Лоуренс, Современные инерциальные технологии: навигация, наведение и контроль , Springer, главы 11 и 12 (страницы 169–207), 1998. ISBN 0-387-98507-7 .
Павлат, Джорджия (1994). «Волоконно-оптические гироскопы». Труды ЛЕОС'94 . Том. 2. С. 237–238. дои : 10.1109/LEOS.1994.586467 . ISBN 0-7803-1470-0 . S2CID 117215647 .
РПГ Коллинсон, Введение в системы авионики , 2003 Kluwer Academic Publishers, Бостон. ISBN 1-4020-7278-3 .
Хосе Мигель Лопес-Игер, Справочник по технологии оптоволоконных датчиков , 2000, John Wiley & Sons Ltd.
Эрве Лефевр, Волоконно-оптический гироскоп , 1993, Artech House. ISBN 0-89006-537-3 .

[1] Вали, В.; Шортхилл, RW (1976). «Волоконный кольцевой интерферометр». Прикладная оптика . 15 (5): 1099–100. Бибкод : 1976ApOpt..15.1099V . дои : 10.1364/AO.15.001099 . ПМИД 20165128 .

[2] Лефевр, Эрве (1993). Волоконно-оптический гироскоп . АРТЕХ ДОМ, ИНК. ISBN 0-89006-537-3 .

[3] «Астрикс® 1000» . Архивировано из оригинала 27 мая 2019 г. Проверено 27 мая 2019 г.

[4] Чен, Сиюань; Ван, Вэй (2017). «Извлечение и компенсация ошибки вибрации FOG на основе улучшенного эмпирического разложения мод с помощью маскирующего сигнала». Прикладная оптика . 56 (13): 3848–3856. Бибкод : 2017ApOpt..56.3848C . дои : 10.1364/AO.56.003848 . ПМИД 28463278 .

[1]

[2]

[3]

[4]