مؤلفه اصلی هدایت اینرسی:ژیروسکوپ فیبر نوری

مقدمه‌ای بر ژیروسکوپ‌های فیبر نوری

سیستم‌های ناوبری اینرسی به شدت به دقت و صحت اجزای اصلی خود متکی هستند. یکی از این اجزا که قابلیت‌های این سیستم‌ها را به طور قابل توجهی افزایش داده است، ژیروسکوپ فیبر نوری (FOG) است. FOG یک حسگر حیاتی است که نقش محوری در اندازه‌گیری سرعت زاویه‌ای حامل با دقت قابل توجه ایفا می‌کند.

عملکرد ژیروسکوپ فیبر نوری

FOGها بر اساس اصل اثر ساگناک عمل می‌کنند، که شامل تقسیم پرتو لیزر به دو مسیر جداگانه است و به آن اجازه می‌دهد تا در جهت‌های مخالف در امتداد یک حلقه فیبر نوری مارپیچ حرکت کند. هنگامی که حامل، که با FOG جاسازی شده است، می‌چرخد، اختلاف زمان حرکت بین دو پرتو متناسب با سرعت زاویه‌ای چرخش حامل است. این تأخیر زمانی، که به عنوان تغییر فاز ساگناک شناخته می‌شود، سپس به طور دقیق اندازه‌گیری می‌شود و FOG را قادر می‌سازد تا داده‌های دقیقی در مورد چرخش حامل ارائه دهد.

اصل کار ژیروسکوپ فیبر نوری شامل انتشار پرتوی از نور از یک آشکارساز نوری است. این پرتو نور از یک کوپلر عبور می‌کند، از یک انتها وارد می‌شود و از انتهای دیگر خارج می‌شود. سپس از طریق یک حلقه نوری حرکت می‌کند. دو پرتو نور که از جهات مختلف می‌آیند، وارد حلقه می‌شوند و پس از چرخش، یک برهم‌نهی منسجم را تکمیل می‌کنند. نور برگشتی دوباره وارد یک دیود ساطع‌کننده نور (LED) می‌شود که برای تشخیص شدت آن استفاده می‌شود. در حالی که اصل کار ژیروسکوپ فیبر نوری ممکن است ساده به نظر برسد، مهم‌ترین چالش در حذف عواملی است که بر طول مسیر نوری دو پرتو نور تأثیر می‌گذارند. این یکی از مهم‌ترین مسائلی است که در توسعه ژیروسکوپ‌های فیبر نوری با آن مواجه هستیم.

۱: دیود فوق لومینسنت           ۲: دیود آشکارساز نوری

کوپلر منبع نور ۳.           4.کوپلینگ حلقه‌ای فیبر            حلقه فیبر نوری 5.

مزایای ژیروسکوپ‌های فیبر نوری

FOG ها مزایای متعددی ارائه می‌دهند که آنها را در سیستم‌های ناوبری اینرسی بسیار ارزشمند می‌کند. آنها به دلیل دقت، قابلیت اطمینان و دوام استثنایی خود مشهور هستند. برخلاف ژیروسکوپ‌های مکانیکی، FOG ها هیچ قطعه متحرکی ندارند و خطر سایش و پارگی را کاهش می‌دهند. علاوه بر این، آنها در برابر ضربه و لرزش مقاوم هستند و آنها را برای محیط‌های دشوار مانند کاربردهای هوافضا و دفاعی ایده‌آل می‌کند.

ادغام ژیروسکوپ‌های فیبر نوری در ناوبری اینرسی

سیستم‌های ناوبری اینرسی به دلیل دقت و قابلیت اطمینان بالا، به طور فزاینده‌ای از FOGها استفاده می‌کنند. این ژیروسکوپ‌ها اندازه‌گیری‌های سرعت زاویه‌ای حیاتی مورد نیاز برای تعیین دقیق جهت و موقعیت را فراهم می‌کنند. با ادغام FOGها در سیستم‌های ناوبری اینرسی موجود، اپراتورها می‌توانند از دقت ناوبری بهبود یافته، به ویژه در موقعیت‌هایی که دقت بسیار بالا ضروری است، بهره‌مند شوند.

کاربردهای ژیروسکوپ‌های فیبر نوری در ناوبری اینرسی

گنجاندن FOGها کاربردهای سیستم‌های ناوبری اینرسی را در حوزه‌های مختلف گسترش داده است. در هوافضا و هوانوردی، سیستم‌های مجهز به FOG راه‌حل‌های ناوبری دقیقی را برای هواپیماها، پهپادها و فضاپیماها ارائه می‌دهند. آنها همچنین به طور گسترده در ناوبری دریایی، بررسی‌های زمین‌شناسی و رباتیک پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرند و این سیستم‌ها را قادر می‌سازند تا با عملکرد و قابلیت اطمینان بیشتری کار کنند.

انواع مختلف ساختاری ژیروسکوپ‌های فیبر نوری

ژیروسکوپ‌های فیبر نوری در پیکربندی‌های ساختاری مختلفی وجود دارند که نوع غالب آنها که در حال حاضر وارد عرصه مهندسی شده است، ...ژیروسکوپ فیبر نوری با حفظ قطبش حلقه بستهدر هسته این ژیروسکوپ، ...حلقه فیبر با حفظ قطبششامل فیبرهای حفظ‌کننده قطبش و یک چارچوب دقیقاً طراحی‌شده. ساخت این حلقه شامل یک روش سیم‌پیچ متقارن چهارگانه است که با یک ژل آب‌بندی منحصر به فرد تکمیل می‌شود تا یک سیم‌پیچ حلقه‌ای فیبر حالت جامد تشکیل شود.