Profesyonel bilgi

Fiber Optik Gyro

2021-10-21
Fiber optik jiroskop, çeşitli fiber optik sensörler arasında en umut verici olanı olan fiber açısal hız sensörüdür. Fiber optik jiroskop, halka lazer jiroskop gibi, mekanik hareketli parça olmaması, ısınma süresi olmaması, duyarsız hızlanma, geniş dinamik aralık, dijital çıkış ve küçük boyut avantajlarına sahiptir. Ek olarak, fiber optik jiroskop, halka lazer jiroskopların yüksek maliyet ve engelleme fenomeni gibi ölümcül eksikliklerinin de üstesinden gelir. Bu nedenle fiber optik jiroskoplar birçok ülke tarafından değer görmektedir. Düşük hassasiyetli sivil fiber optik jiroskoplar, Batı Avrupa'da küçük partiler halinde üretilmiştir. 1994 yılında Amerikan jiroskop pazarında fiber optik jiroskop satışlarının %49'a ulaşacağı ve ikinci sırada kablo jiroskopunun (satışların %35'ini oluşturan) olacağı tahmin edilmektedir.

Fiber optik jiroskopun çalışma prensibi Sagnac etkisine dayanmaktadır. Sagnac etkisi, atalet boşluğuna göre dönen kapalı döngü optik bir yolda yayılan ışığın genel bir ilgili etkisidir, yani aynı ışık kaynağından yayılan eşit özelliklere sahip iki ışık huzmesi aynı kapalı optik yolda zıt yönlerde yayılır. . Sonunda aynı algılama noktasına birleştirin.
Kapalı optik yolun düzlemine dik eksen etrafındaki atalet boşluğuna göre bir açısal dönme hızı varsa, ışık ışınlarının ileri ve geri yönlerde kat ettiği optik yol farklıdır, bu da optik yol farkı ile sonuçlanır, ve optik yol farkı, dönmenin açısal hızıyla orantılıdır. . Bu nedenle, optik yol farkı ve buna karşılık gelen faz farkı bilgisi bilindiği sürece, dönme açısal hızı elde edilebilir.

Elektromekanik jiroskop veya lazer jiroskop ile karşılaştırıldığında, fiber optik jiroskop aşağıdaki özelliklere sahiptir:
(1) Birkaç parça, alet sağlam ve stabildir ve darbe ve hızlanmaya karşı güçlü bir dirence sahiptir;
(2) Sarmal fiber daha uzundur, bu da algılama hassasiyetini ve çözünürlüğünü lazer jiroskopunkinden birkaç büyüklük sırası ile geliştirir;
(3) Mekanik şanzıman parçası yoktur ve aşınma sorunu yoktur, bu nedenle uzun bir servis ömrüne sahiptir;
(4) Entegre optik devre teknolojisini benimsemek kolaydır, sinyal sabittir ve doğrudan dijital çıkış için kullanılabilir ve bilgisayar arayüzüne bağlanabilir;
(5) Optik fiberin uzunluğunu veya ışığın bobindeki döngüsel yayılım sayısını değiştirerek farklı hassasiyetler elde edilebilir ve geniş bir dinamik aralık elde edilebilir;
(6) Tutarlı ışın kısa bir yayılma süresine sahiptir, bu nedenle prensipte ön ısıtma olmadan anında başlatılabilir;
(7) Çeşitli atalet navigasyon sistemlerinin sensörlerini, özellikle askılı atalet navigasyon sistemlerinin sensörlerini oluşturmak için halka lazer jiroskopu ile birlikte kullanılabilir;
(8) Basit yapı, düşük fiyat, küçük boyut ve hafiflik.

sınıflandırma
Çalışma prensibine göre:
Fiber optik jiroskopların ilk nesli olan interferometrik fiber optik jiroskoplar (I-FOG), şu anda en yaygın kullanılanlardır. SAGNAC etkisini geliştirmek için çok turlu bir fiber optik bobin kullanır. Çok dönüşlü tek modlu fiber optik bobinden oluşan çift ışınlı toroidal interferometre daha yüksek doğruluk sağlayabilir ve kaçınılmaz olarak genel yapıyı daha karmaşık hale getirecektir;
Rezonans fiber optik jiroskop (R-FOG), ikinci nesil fiber optik jiroskoptur. SAGNAC etkisini geliştirmek için bir halka rezonatörü ve doğruluğu artırmak için döngüsel yayılımı kullanır. Bu nedenle daha kısa lifler kullanabilir. R-FOG'un rezonans boşluğunun rezonans etkisini arttırmak için güçlü bir uyumlu ışık kaynağı kullanması gerekir, ancak güçlü tutarlı ışık kaynağı aynı zamanda birçok parazitik etki de getirir. Bu parazitik etkilerin nasıl ortadan kaldırılacağı şu anda ana teknik engeldir.
Uyarılmış Brillouin Saçılma Fiber Optik Jiroskop (B-FOG), üçüncü nesil fiber optik jiroskop, önceki iki nesle göre bir gelişmedir ve halen teorik araştırma aşamasındadır.
Optik sistemin bileşimine göre: entegre optik tip ve tüm fiber tipi fiber optik jiroskop.
Yapısına göre: tek eksenli ve çok eksenli fiber optik jiroskoplar.
Döngü tipine göre: açık döngü fiber optik jiroskop ve kapalı döngü fiber optik jiroskop.

1976'da piyasaya sürülmesinden bu yana, fiber optik jiroskop büyük ölçüde geliştirildi. Bununla birlikte, fiber optik jiroskopun hala bir dizi teknik sorunu vardır, bu sorunlar fiber optik jiroskopun doğruluğunu ve kararlılığını etkiler ve dolayısıyla geniş uygulama yelpazesini sınırlar. esas olarak şunları içerir:
(1) Sıcaklık geçişlerinin etkisi. Teorik olarak, halka interferometredeki iki geri yayılan ışık yolu eşit uzunluktadır, ancak bu yalnızca sistem zamanla değişmediğinde kesinlikle doğrudur. Deneyler, faz hatasının ve dönüş hızı ölçüm değerinin kaymasının, sıcaklığın zamana göre türeviyle orantılı olduğunu göstermektedir. Bu özellikle ısınma döneminde çok zararlıdır.
(2) Titreşimin etkisi. Titreşim de ölçümü etkileyecektir. Bobinin sağlamlığını sağlamak için uygun ambalaj kullanılmalıdır. Rezonansı önlemek için dahili mekanik tasarım çok makul olmalıdır.
(3) Polarizasyonun etkisi. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan tek modlu fiber, çift kutuplu modlu fiberdir. Fiberin çift kırılması parazitik bir faz farkı üretecektir, bu nedenle polarizasyon filtrelemesi gereklidir. Depolarizasyon lifi polarizasyonu baskılayabilir, ancak maliyetin artmasına neden olur.
Üst performansını artırmak için. Çeşitli çözümler önerilmiştir. Fiber optik jiroskop bileşenlerinin iyileştirilmesi ve sinyal işleme yöntemlerinin iyileştirilmesi dahil.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept