Талшықты-оптикалық гиро

Талшықты-оптикалық гироскоп - талшықты бұрыштық жылдамдық сенсоры, ол әртүрлі талшықты-оптикалық сенсорлардың ішіндегі ең перспективалысы болып табылады. Сақиналық лазерлік гироскоп сияқты талшықты-оптикалық гироскоптың артықшылығы механикалық қозғалатын бөліктердің болмауы, қыздыру уақытының болмауы, сезімтал емес жеделдету, кең динамикалық диапазон, сандық шығыс және шағын өлшемдер. Сонымен қатар, талшықты-оптикалық гироскоп сонымен қатар сақиналы лазерлі гироскоптардың жоғары құны және блоктау құбылысы сияқты өлімге әкелетін кемшіліктерін жеңеді. Сондықтан талшықты-оптикалық гироскоптарды көптеген елдер бағалайды. Дәлдігі төмен азаматтық талшықты-оптикалық гироскоптар Батыс Еуропада шағын партиялармен шығарылды. 1994 жылы американдық гироскоптар нарығында талшықты-оптикалық гироскоптардың сатылымы 49% жетеді, ал кабельдік гироскоп екінші орынды алады (сатудың 35% құрайды).

Талшықты-оптикалық гироскоптың жұмыс принципі Sagnac эффектісіне негізделген. Sagnac эффектісі - инерциялық кеңістікке қатысты айналатын тұйық контурлы оптикалық жолда таралатын жарықтың жалпы байланысты әсері, яғни бір жарық көзінен бірдей жабық оптикалық жолда таралатын бірдей сипаттамаларға ие екі жарық шоғыры қарама-қарсы бағытта таралады. . Соңында бірдей анықтау нүктесіне біріктіріңіз.
Егер тұйық оптикалық жолдың жазықтығына перпендикуляр осьтің айналасындағы инерциялық кеңістікке қатысты айналудың бұрыштық жылдамдығы болса, жарық сәулелерінің тура және кері бағытта жүретін оптикалық жолы әртүрлі болады, нәтижесінде оптикалық жол айырмашылығы, ал оптикалық жол айырмасы айналудың бұрыштық жылдамдығына пропорционал. . Сондықтан оптикалық жол айырымы және сәйкес фазалар айырмашылығы туралы ақпарат белгілі болғанша, айналу бұрыштық жылдамдығын алуға болады.

Электромеханикалық гироскоппен немесе лазерлік гироскоппен салыстырғанда талшықты-оптикалық гироскоп келесі сипаттамаларға ие:
(1) Бірнеше бөліктер, құрал қатты және тұрақты және соққыға және жеделдетуге күшті қарсылыққа ие;
(2) Шиыршықталған талшық ұзағырақ, ол лазерлік гироскопқа қарағанда анықтау сезімталдығы мен ажыратымдылығын бірнеше ретке жақсартады;
(3) Механикалық беріліс бөліктері жоқ және тозу проблемасы жоқ, сондықтан оның қызмет ету мерзімі ұзақ;
(4) Интегралды оптикалық схема технологиясын қабылдау оңай, сигнал тұрақты және оны цифрлық шығыс үшін тікелей пайдалануға және компьютер интерфейсімен қосуға болады;
(5) Оптикалық талшықтың ұзындығын немесе орамдағы жарықтың циклдік таралу санын өзгерту арқылы әртүрлі дәлдіктерге қол жеткізуге және кең динамикалық диапазонға қол жеткізуге болады;
(6) Когерентті сәуленің таралу уақыты қысқа, сондықтан оны алдын ала қыздырусыз бірден іске қосуға болады;
(7) Оны сақиналы лазерлі гироскоппен бірге әртүрлі инерциялық навигациялық жүйелердің сенсорларын, әсіресе белдік төмен инерциялық навигациялық жүйелердің сенсорларын қалыптастыру үшін пайдалануға болады;
(8) Қарапайым құрылым, төмен баға, шағын өлшем және жеңіл салмақ.

Классификация
Жұмыс принципі бойынша:
Интерферометриялық талшықты-оптикалық гироскоптар (I-FOG), талшықты-оптикалық гироскоптардың бірінші буыны қазіргі уақытта ең көп қолданылады. Ол SAGNAC әсерін күшейту үшін көп айналымды оптикалық талшықты катушканы пайдаланады. Көп айналымды бір режимді оптикалық талшықты катушкадан тұратын қос сәулелі тороидальды интерферометр жоғары дәлдікті қамтамасыз ете алады және сөзсіз жалпы құрылымды күрделендіреді;
Резонанстық талшықты-оптикалық гироскоп (R-FOG) – екінші буын талшықты-оптикалық гироскоп. Ол SAGNAC әсерін жақсарту үшін сақина резонаторын және дәлдікті жақсарту үшін циклдік таралуды пайдаланады. Сондықтан ол қысқа талшықтарды пайдалана алады. R-FOG резонанстық қуыстың резонанстық әсерін күшейту үшін күшті когерентті жарық көзін пайдалануы керек, бірақ күшті когерентті жарық көзі көптеген паразиттік әсерлерді де береді. Осы паразиттік әсерлерді қалай жою қазіргі уақытта басты техникалық кедергі болып табылады.
Бриллоуин шашыратқыш талшықты-оптикалық гироскоп (B-FOG), үшінші буынның талшықты-оптикалық гироскопы алдыңғы екі ұрпақпен салыстырғанда жетілдірілген және ол әлі де теориялық зерттеу сатысында.
Оптикалық жүйенің құрамы бойынша: біріктірілген оптикалық типті және толық талшықты типті талшықты-оптикалық гироскоп.
Құрылымы бойынша: бір осьті және көп осьті талшықты-оптикалық гироскоптар.
Контур түрі бойынша: ашық контурлы талшықты-оптикалық гироскоп және жабық контурлы талшықты-оптикалық гироскоп.

1976 жылы енгізілгеннен бері талшықты-оптикалық гироскоп айтарлықтай дамыды. Дегенмен, талшықты-оптикалық гироскопта әлі де бірқатар техникалық мәселелер бар, бұл мәселелер талшықты-оптикалық гироскоптың дәлдігі мен тұрақтылығына әсер етеді және осылайша оның кең ауқымын қолдануды шектейді. негізінен мыналарды қамтиды:
(1) Температураның өтпелі кезеңдерінің әсері. Теориялық тұрғыдан сақиналы интерферометрдегі екі кері таралатын жарық жолдарының ұзындығы бірдей, бірақ бұл жүйе уақыт бойынша өзгермегенде ғана дұрыс болады. Тәжірибе көрсеткендей, фазалық қателік және айналу жылдамдығын өлшеу мәнінің дрейфі температураның уақыт туындысына пропорционалды. Бұл өте зиянды, әсіресе қыздыру кезеңінде.
(2) Дірілдің әсері. Діріл өлшеуге де әсер етеді. Орамның жақсы беріктігін қамтамасыз ету үшін тиісті қаптаманы пайдалану керек. Ішкі механикалық дизайн резонансты болдырмау үшін өте ақылға қонымды болуы керек.
(3) Поляризацияның әсері. Қазіргі уақытта ең көп қолданылатын бірмодалы талшық екі поляризациялық режимді талшық болып табылады. Талшықтың қос сынуы паразиттік фазалық айырмашылықты тудырады, сондықтан поляризациялық сүзгілеу қажет. Деполяризация талшығы поляризацияны басуы мүмкін, бірақ бұл шығындардың өсуіне әкеледі.
Жоғарғы жақтың жұмысын жақсарту үшін. Әртүрлі шешімдер ұсынылды. Оның ішінде талшықты-оптикалық гироскоптың құрамдас бөліктерін жетілдіру, сигналдарды өңдеу әдістерін жетілдіру.