مؤلفه اصلی هدایت اینرسی:ژیروسکوپ فیبر نوری

مقدمه ای بر ژیروسکوپ فیبر نوری

سیستم های ناوبری اینرسی به شدت به دقت و دقت اجزای اصلی خود متکی هستند. یکی از این قطعات که قابلیت های این سیستم ها را به طور قابل توجهی افزایش داده است، ژیروسکوپ فیبر نوری (FOG) است. FOG یک حسگر حیاتی است که نقشی محوری در اندازه گیری سرعت زاویه ای حامل با دقت قابل توجه ایفا می کند.

عملکرد ژیروسکوپ فیبر نوری

مه‌ها بر اساس اصل اثر Sagnac عمل می‌کنند که شامل تقسیم یک پرتو لیزر به دو مسیر مجزا می‌شود و به آن اجازه می‌دهد در جهات مخالف در امتداد یک حلقه فیبر نوری سیم پیچی حرکت کند. هنگامی که حامل، تعبیه شده با FOG، می چرخد، تفاوت در زمان حرکت بین دو پرتو متناسب با سرعت زاویه ای چرخش حامل است. این تاخیر زمانی که به عنوان تغییر فاز ساگناک شناخته می‌شود، سپس دقیقاً اندازه‌گیری می‌شود و FOG را قادر می‌سازد تا داده‌های دقیقی را در مورد چرخش حامل ارائه دهد.

اصل یک ژیروسکوپ فیبر نوری شامل ساطع یک پرتو نور از یک آشکارساز نوری است. این پرتو نور از یک کوپلر عبور می کند و از یک سر وارد و از سر دیگر خارج می شود. سپس از طریق یک حلقه نوری حرکت می کند. دو پرتو نور که از جهات مختلف می‌آیند، وارد حلقه می‌شوند و پس از چرخیدن به اطراف، یک برهم نهی منسجم را تکمیل می‌کنند. نور برگشتی دوباره وارد یک دیود ساطع کننده نور (LED) می شود که برای تشخیص شدت آن استفاده می شود. در حالی که اصل ژیروسکوپ فیبر نوری ممکن است ساده به نظر برسد، مهم ترین چالش در حذف عواملی است که بر طول مسیر نوری دو پرتو نور تأثیر می گذارد. این یکی از بحرانی ترین مسائلی است که در توسعه ژیروسکوپ های فیبر نوری با آن مواجه هستیم.

1: دیود سوپرلومینسانس           2:دیود ردیاب عکس

3. کوپلر منبع نور           4.اتصال حلقه فیبر            5. حلقه فیبر نوری

مزایای ژیروسکوپ فیبر نوری

مه‌های هوا مزایای متعددی دارند که آنها را در سیستم‌های ناوبری اینرسی ارزشمند می‌کند. آنها به دلیل دقت، قابلیت اطمینان و دوام استثنایی خود مشهور هستند. برخلاف ژیروسکوپ های مکانیکی، FOG ها هیچ قسمت متحرکی ندارند و این امر خطر سایش و پارگی را کاهش می دهد. علاوه بر این، آنها در برابر ضربه و ارتعاش مقاوم هستند و آنها را برای محیط های سخت مانند هوافضا و کاربردهای دفاعی ایده آل می کند.

ادغام ژیروسکوپ های فیبر نوری در ناوبری اینرسی

سیستم‌های ناوبری اینرسی به دلیل دقت و قابلیت اطمینان بالا به طور فزاینده‌ای از FOG استفاده می‌کنند. این ژیروسکوپ‌ها اندازه‌گیری‌های سرعت زاویه‌ای حیاتی مورد نیاز برای تعیین دقیق جهت و موقعیت را فراهم می‌کنند. با ادغام FOG ها در سیستم های ناوبری اینرسی موجود، اپراتورها می توانند از دقت ناوبری بهبود یافته بهره مند شوند، به ویژه در شرایطی که دقت بسیار لازم است.

کاربردهای ژیروسکوپ فیبر نوری در ناوبری اینرسی

گنجاندن FOG ها کاربردهای سیستم های ناوبری اینرسی را در حوزه های مختلف گسترش داده است. در هوافضا و هوانوردی، سیستم های مجهز به FOG راه حل های ناوبری دقیقی را برای هواپیما، هواپیماهای بدون سرنشین و فضاپیماها ارائه می دهند. آنها همچنین به طور گسترده در ناوبری دریایی، بررسی های زمین شناسی و روباتیک پیشرفته استفاده می شوند و این سیستم ها را قادر می سازند تا با عملکرد و قابلیت اطمینان بالا کار کنند.

انواع ساختاری مختلف ژیروسکوپ های فیبر نوری

ژیروسکوپ‌های فیبر نوری در پیکربندی‌های ساختاری مختلفی تولید می‌شوند، که در حال حاضر ژیروسکوپ‌های غالب وارد حوزه مهندسی می‌شوند.ژیروسکوپ فیبر نوری با پلاریزاسیون حلقه بسته. هسته اصلی این ژیروسکوپ استحلقه فیبر نگهدارنده پلاریزاسیون، شامل الیاف نگهدارنده پلاریزاسیون و یک چارچوب دقیق طراحی شده است. ساخت این حلقه شامل یک روش سیم پیچ متقارن چهارگانه است که با یک ژل آب بندی منحصر به فرد تکمیل می شود تا یک سیم پیچ حلقه فیبر حالت جامد را تشکیل دهد.