Podstawowa koncepcja żyroskopu światłowodowego

1, podstawowa koncepcja żyroskopu światłowodowego

Nowoczesny żyroskop światłowodowy jest instrumentem, który może dokładnie określić orientację poruszających się obiektów, jest to inercyjny instrument nawigacyjny szeroko stosowany we współczesnym lotnictwie, nawigacji, przemyśle lotniczym i obronnym, jego rozwój ma bardzo ważne znaczenie strategiczne dla przemysłu kraju, obrony narodowej i inne zaawansowane technologie.

2, definicja żyroskopu światłowodowego

Żyroskop światłowodowy to czuły element oparty na cewkach światłowodowych.Światło emitowane z diody laserowej rozchodzi się w dwóch kierunkach wzdłuż światłowodu.Różnica dróg propagacji światła określa przemieszczenie kątowe elementu czułego.

Zalety żyroskopu światłowodowego w porównaniu z tradycyjnym żyroskopem mechanicznym to stan stały, brak części obrotowych i części ciernych, długa żywotność, duży zakres dynamiki, natychmiastowy start, prosta konstrukcja, mały rozmiar i niewielka waga.W porównaniu z żyroskopem laserowym żyroskop światłowodowy nie ma problemu z zatrzaskiem i nie wymaga precyzyjnej obróbki ścieżki optycznej w bloku kwarcowym, więc koszt jest stosunkowo niski.

3, podstawowa zasada działania żyroskopu światłowodowego

Implementacja żyroskopu światłowodowego opiera się głównie na teorii Segnicka: gdy wiązka światła porusza się w kanale w kształcie pierścienia, jeśli sam kanał pierścieniowy ma prędkość obrotową, to czas potrzebny do przebycia światła w kierunku obrót kanału jest dłuższy niż czas potrzebny do przebycia ruchu w kierunku przeciwnym do obrotu tego kanału.Oznacza to, że gdy pętla optyczna obraca się, zakres światła pętli optycznej zmienia się w różnych kierunkach ruchu względem zakresu światła pętli w spoczynku.Wykorzystując tę ​​zmianę w zakresie optycznym, wykrywa się różnicę faz między dwiema pętlami optycznymi lub zmianę prążka interferencyjnego, a także można zmierzyć prędkość kątową obrotu pętli optycznej, co jest zasadą działania żyroskopu światłowodowego.

4, Wprowadzenie do teorii Segnicka

Teoria Seignika mówi, że gdy wiązka światła porusza się w pętli, jeśli sama pętla ma prędkość obrotową, to światło potrzebuje więcej czasu, aby posunąć się w kierunku obrotu pętli niż w kierunku przeciwnym kierunek obrotu pętli.

Oznacza to, że gdy pętla optyczna obraca się, zakres światła pętli optycznej zmienia się w różnych kierunkach do przodu w stosunku do zakresu światła pętli w spoczynku.Wykorzystując tę ​​​​zmianę zasięgu optycznego, jeśli powstaje interferencja między światłem poruszającym się w różnych kierunkach w celu pomiaru prędkości obrotowej pętli, można stworzyć interferometryczny żyroskop światłowodowy.Jeśli wykorzystamy tę zmianę toru optycznego pętli do uzyskania interferencji między światłem krążącym w pętli, czyli poprzez regulację częstotliwości rezonansowej światła w pętli światłowodowej, a następnie pomiar prędkości obrotowej pętli, można wyprodukować rezonansowy żyroskop światłowodowy.