Fiber Optic Gyro

Fiber optic gyroscope ແມ່ນເຊັນເຊີຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງເສັ້ນໄຍ, ເຊິ່ງແມ່ນຫນຶ່ງທີ່ໂດດເດັ່ນທີ່ສຸດໃນບັນດາເຊັນເຊີໃຍແກ້ວນໍາແສງ. gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ຄ້າຍຄື gyroscope laser ວົງ, ມີຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງບໍ່ມີພາກສ່ວນການເຄື່ອນຍ້າຍກົນຈັກ, ບໍ່ມີເວລາອົບອຸ່ນຂຶ້ນ, ການເລັ່ງ insensitive, ລະດັບການເຄື່ອນໄຫວກ້ວາງ, ຜົນຜະລິດດິຈິຕອນ, ແລະຂະຫນາດນ້ອຍ. ນອກຈາກນັ້ນ, gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງຍັງເອົາຊະນະຂໍ້ບົກຜ່ອງທີ່ຮ້າຍແຮງຂອງ gyroscopes laser ວົງເຊັ່ນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງແລະປະກົດການຂັດຂວາງ. ດັ່ງນັ້ນ, gyroscopes ໃຍແກ້ວນໍາແສງແມ່ນມີມູນຄ່າໂດຍຫຼາຍປະເທດ. gyroscopes ໃຍແກ້ວນໍາແສງພົນລະເຮືອນທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາຕ່ໍາໄດ້ຖືກຜະລິດເປັນຊຸດຂະຫນາດນ້ອຍໃນເອີຣົບຕາເວັນຕົກ. ມັນຄາດຄະເນວ່າໃນປີ 1994, ການຂາຍຂອງ gyroscopes ໃຍແກ້ວນໍາແສງໃນຕະຫຼາດ gyroscope ອາເມລິກາຈະບັນລຸ 49%, ແລະ gyroscope ສາຍເຄເບີ້ນຈະໄດ້ຮັບສະຖານທີ່ທີສອງ (ກວມເອົາ 35% ຂອງການຂາຍ).

ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງແມ່ນອີງໃສ່ຜົນກະທົບ Sagnac. ຜົນກະທົບຂອງ Sagnac ແມ່ນຜົນກະທົບທີ່ກ່ຽວຂ້ອງທົ່ວໄປຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ແຜ່ຂະຫຍາຍຢູ່ໃນເສັ້ນທາງ optical ປິດ rotating ທຽບກັບຊ່ອງ inertial, ນັ້ນແມ່ນ, ສອງລໍາຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີລັກສະນະເທົ່າທຽມກັນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງດຽວກັນໃນເສັ້ນທາງ optical ປິດດຽວກັນ propagate ໃນທິດທາງກົງກັນຂ້າມ. . ສຸດທ້າຍ merge ກັບຈຸດກວດພົບດຽວກັນ.
ຖ້າຫາກວ່າມີຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງການຫມຸນທຽບກັບຊ່ອງ inertial ປະມານແກນ perpendicular ກັບຍົນຂອງເສັ້ນທາງ optical ປິດ, ເສັ້ນທາງ optical ເດີນທາງໂດຍ beams ແສງສະຫວ່າງໃນທິດທາງຂ້າງຫນ້າແລະ reverse ແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ, ເຮັດໃຫ້ມີຄວາມແຕກຕ່າງທາງ optical, ແລະຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນທາງ optical ແມ່ນອັດຕາສ່ວນກັບຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງການຫມຸນ. . ດັ່ງນັ້ນ, ຕາບໃດທີ່ຄວາມແຕກຕ່າງຂອງເສັ້ນທາງ optical ແລະຂໍ້ມູນຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກ, ຄວາມໄວມຸມຫມຸນສາມາດໄດ້ຮັບ.

ເມື່ອປຽບທຽບກັບ gyroscope electromechanical ຫຼື gyroscope laser, gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງມີລັກສະນະດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:
(1) ຊິ້ນສ່ວນຈໍານວນຫນ້ອຍ, ເຄື່ອງມືມີຄວາມຫນັກແຫນ້ນແລະຫມັ້ນຄົງ, ແລະມີຄວາມຕ້ານທານທີ່ເຂັ້ມແຂງຕໍ່ກັບຜົນກະທົບແລະການເລັ່ງ;
(2) ເສັ້ນໄຍ coiled ຍາວ, ເຊິ່ງປັບປຸງຄວາມອ່ອນໄຫວໃນການກວດຫາແລະການແກ້ໄຂໂດຍຄໍາສັ່ງຫຼາຍຂະຫນາດຫຼາຍກ່ວາ laser gyroscope ໄດ້;
(3) ບໍ່ມີຊິ້ນສ່ວນສາຍສົ່ງກົນຈັກ, ແລະບໍ່ມີບັນຫາການສວມໃສ່, ດັ່ງນັ້ນມັນມີຊີວິດການບໍລິການທີ່ຍາວນານ;
(4) ມັນງ່າຍທີ່ຈະຮັບຮອງເອົາເທກໂນໂລຍີວົງຈອນ optical ປະສົມປະສານ, ສັນຍານມີຄວາມຫມັ້ນຄົງ, ແລະມັນສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍກົງສໍາລັບຜົນຜະລິດດິຈິຕອນແລະເຊື່ອມຕໍ່ກັບການໂຕ້ຕອບຂອງຄອມພິວເຕີ;
(5) ໂດຍການປ່ຽນແປງຄວາມຍາວຂອງເສັ້ນໄຍ optical ຫຼືຈໍານວນຂອງການຂະຫຍາຍພັນ cyclic ຂອງແສງສະຫວ່າງໃນ coil, ຄວາມແມ່ນຍໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນສາມາດບັນລຸໄດ້ແລະລະດັບການເຄື່ອນໄຫວກ້ວາງສາມາດບັນລຸໄດ້;
(6) beam coherent ມີໄລຍະເວລາການຂະຫຍາຍພັນສັ້ນ, ສະນັ້ນໃນຫຼັກການ, ມັນສາມາດໄດ້ຮັບການເລີ່ມຕົ້ນທັນທີໂດຍບໍ່ມີການ preheating;
(7) ມັນສາມາດໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ຮ່ວມກັນກັບ gyroscope laser ວົງເພື່ອປະກອບເປັນເຊັນເຊີຂອງລະບົບນໍາທິດ inertial ຕ່າງໆ, ໂດຍສະເພາະແມ່ນເຊັນເຊີຂອງສາຍລົງ inertial ລະບົບນໍາທິດ;
(8) ໂຄງປະກອບການງ່າຍດາຍ, ລາຄາຕໍ່າ, ຂະຫນາດນ້ອຍແລະນ້ໍາຫນັກເບົາ.

ການຈັດປະເພດ
ຕາມຫຼັກການເຮັດວຽກ:
Interferometric fiber optic gyroscopes (I-FOG), ການຜະລິດເຄື່ອງ gyroscopes ໃຍແກ້ວນໍາແສງ ຮຸ່ນທໍາອິດ, ປະຈຸບັນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດ. ມັນໃຊ້ທໍ່ເສັ້ນໄຍ optical ຫຼາຍຫັນເພື່ອເພີ່ມຜົນກະທົບ SAGNAC. interferometer toroidal dual-beam ປະກອບດ້ວຍທໍ່ເສັ້ນໄຍ optical ແບບດຽວແບບ multi-turn ສາມາດໃຫ້ຄວາມຖືກຕ້ອງສູງກວ່າແລະຈະເຮັດໃຫ້ໂຄງສ້າງໂດຍລວມສັບສົນຫຼາຍ;
Resonant fiber optic gyroscope (R-FOG) ເປັນ gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງລຸ້ນທີສອງ. ມັນໃຊ້ resonator ວົງເພື່ອເສີມຂະຫຍາຍຜົນກະທົບ SAGNAC ແລະການຂະຫຍາຍພັນຂອງວົງຈອນເພື່ອປັບປຸງຄວາມຖືກຕ້ອງ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນສາມາດນໍາໃຊ້ເສັ້ນໄຍສັ້ນກວ່າ. R-FOG ຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ສອດຄ່ອງກັນທີ່ເຂັ້ມແຂງເພື່ອເພີ່ມຜົນກະທົບຂອງ resonance ຢູ່ຕາມໂກນ resonant, ແຕ່ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ສອດຄ່ອງກັນທີ່ເຂັ້ມແຂງຍັງນໍາເອົາຜົນກະທົບຂອງແມ່ກາຝາກຫຼາຍ. ວິທີການກໍາຈັດຜົນກະທົບຂອງແມ່ກາຝາກເຫຼົ່ານີ້ໃນປັດຈຸບັນແມ່ນອຸປະສັກດ້ານວິຊາການຕົ້ນຕໍ.
Stimulated Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (B-FOG), gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງຮຸ່ນທີສາມແມ່ນການປັບປຸງໃນໄລຍະສອງລຸ້ນກ່ອນ, ແລະມັນຍັງຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນການຄົ້ນຄວ້າທິດສະດີ.
ອີງຕາມອົງປະກອບຂອງລະບົບ optical: ປະເພດ optical ປະສົມປະສານແລະທັງຫມົດ fiber optic gyroscope ເສັ້ນໄຍ.
ອີງຕາມໂຄງສ້າງ: ແກນດຽວແລະຫຼາຍແກນໃຍແກ້ວນໍາແສງ gyroscopes.
ໂດຍປະເພດ loop: open loop fiber optic gyroscope ແລະ closed loop fiber optic gyroscope.

ນັບຕັ້ງແຕ່ການນໍາສະເຫນີໃນປີ 1976, gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງໄດ້ຖືກພັດທະນາຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງຍັງມີຊຸດຂອງບັນຫາດ້ານວິຊາການ, ບັນຫາເຫຼົ່ານີ້ຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ gyroscope ໃຍແກ້ວນໍາແສງ, ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງຈໍາກັດຂອບເຂດຂອງການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ສ່ວນໃຫຍ່ປະກອບມີ:
(1) ຜົນກະທົບຂອງອຸນຫະພູມ transients. ທາງທິດສະດີ, ສອງເສັ້ນທາງແສງສະຫວ່າງ back-propagating ໃນ interferometer ວົງມີຄວາມຍາວເທົ່າທຽມກັນ, ແຕ່ນີ້ແມ່ນຄວາມຈິງຢ່າງເຂັ້ມງວດພຽງແຕ່ໃນເວລາທີ່ລະບົບບໍ່ມີການປ່ຽນແປງຕາມເວລາ. ການ​ທົດ​ລອງ​ສະ​ແດງ​ໃຫ້​ເຫັນ​ວ່າ​ຄວາມ​ຜິດ​ພາດ​ໃນ​ໄລ​ຍະ​ແລະ​ພຽງ​ການ​ລອຍ​ລົມ​ຂອງ​ການ​ວັດ​ແທກ​ອັດ​ຕາ​ການ​ຫມູນ​ວຽນ​ເປັນ​ສັດ​ສ່ວນ​ຂອງ​ອຸນ​ຫະ​ພູມ​ຂອງ​ເວ​ລາ​. ນີ້ແມ່ນເປັນອັນຕະລາຍຫຼາຍ, ໂດຍສະເພາະໃນໄລຍະການອົບອຸ່ນຂຶ້ນ.
(2) ອິດທິພົນຂອງການສັ່ນສະເທືອນ. ການສັ່ນສະເທືອນຍັງຈະສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ການວັດແທກ. ການຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ເຫມາະສົມຕ້ອງໄດ້ຮັບການນໍາໃຊ້ເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມທົນທານທີ່ດີຂອງ coil. ການອອກແບບກົນຈັກພາຍໃນຕ້ອງມີຄວາມສົມເຫດສົມຜົນຫຼາຍເພື່ອປ້ອງກັນການສະທ້ອນສຽງ.
(3) ອິດທິພົນຂອງຂົ້ວໂລກ. ໃນປັດຈຸບັນ, ເສັ້ນໄຍຮູບແບບດຽວທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດແມ່ນເສັ້ນໄຍແບບ dual-polarization. birefringence ຂອງເສັ້ນໄຍຈະຜະລິດຄວາມແຕກຕ່າງຂອງໄລຍະແມ່ກາຝາກ, ສະນັ້ນການກັ່ນຕອງ polarization ແມ່ນຈໍາເປັນ. ເສັ້ນໄຍ Depolarization ສາມາດສະກັດກັ້ນ polarization, ແຕ່ມັນຈະນໍາໄປສູ່ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.
ເພື່ອປັບປຸງການປະຕິບັດຂອງຂັ້ນເທິງ. ວິທີແກ້ໄຂຕ່າງໆໄດ້ຖືກສະເຫນີ. ລວມທັງການປັບປຸງອົງປະກອບຂອງໃຍແກ້ວນໍາແສງ gyroscope, ແລະການປັບປຸງວິທີການປະມວນຜົນສັນຍານ.