Osnovna komponenta inercijalnog navođenja:Optički žiroskop

Uvod u optičke žiroskope

Inercijalni navigacioni sistemi se u velikoj meri oslanjaju na tačnost i preciznost svojih osnovnih komponenti. Jedna takva komponenta koja je značajno poboljšala mogućnosti ovih sistema je optički žiroskop (FOG). FOG je kritičan senzor koji igra ključnu ulogu u mjerenju ugaone brzine nosača sa izuzetnom preciznošću.

Operacija optičkog žiroskopa

FOG-ovi rade na principu Sagnac efekta, koji uključuje razdvajanje laserskog snopa na dva odvojena puta, omogućavajući mu da putuje u suprotnim smjerovima duž namotane optičke petlje. Kada se nosač, ugrađen sa FOG-om, rotira, razlika u vremenu putovanja između dva snopa je proporcionalna ugaonoj brzini rotacije nosača. Ovo vremensko kašnjenje, poznato kao Sagnac fazni pomak, se zatim precizno meri, omogućavajući FOG-u da pruži tačne podatke o rotaciji nosača.

Princip optičkog žiroskopa uključuje emitovanje snopa svjetlosti iz fotodetektora. Ovaj svjetlosni snop prolazi kroz spojnicu, ulazi s jednog kraja i izlazi s drugog. Zatim putuje kroz optičku petlju. Dva snopa svjetlosti, koja dolaze iz različitih smjerova, ulaze u petlju i završavaju koherentnu superpoziciju nakon kruženja. Povratna svjetlost ponovo ulazi u diodu koja emituje svjetlost (LED), koja se koristi za detekciju njenog intenziteta. Iako princip optičkog žiroskopa može izgledati jednostavno, najznačajniji izazov leži u eliminisanju faktora koji utiču na dužinu optičke putanje dva svetlosna snopa. Ovo je jedan od najkritičnijih problema sa kojim se suočava razvoj žiroskopa sa optičkim vlaknima.

1: superluminiscentna dioda           2: fotodetektorska dioda

3.spojnik izvora svjetlosti           4.fiber ring spojnica            5.optic fiber prsten

Prednosti optičkih žiroskopa

FOG-ovi nude nekoliko prednosti koje ih čine neprocjenjivim u inercijalnim navigacijskim sistemima. Poznati su po svojoj izuzetnoj preciznosti, pouzdanosti i izdržljivosti. Za razliku od mehaničkih žiroskopa, FOG nema pokretnih dijelova, što smanjuje rizik od habanja. Osim toga, otporni su na udarce i vibracije, što ih čini idealnim za zahtjevna okruženja kao što su svemirske i odbrambene aplikacije.

Integracija optičkih žiroskopa u inercijsku navigaciju

Inercijalni navigacijski sistemi sve više uključuju FOG zbog njihove visoke preciznosti i pouzdanosti. Ovi žiroskopi pružaju ključna mjerenja ugaone brzine potrebna za precizno određivanje orijentacije i položaja. Integracijom FOG-a u postojeće inercijalne navigacijske sisteme, operateri mogu imati koristi od poboljšane preciznosti navigacije, posebno u situacijama gdje je neophodna ekstremna preciznost.

Primjena optičkih žiroskopa u inercijskoj navigaciji

Uključivanje FOG-ova proširilo je primjenu inercijalnih navigacijskih sistema na različite domene. U vazduhoplovstvu i avijaciji, sistemi opremljeni FOG-om nude precizna navigaciona rešenja za avione, dronove i svemirske letelice. Takođe se u velikoj meri koriste u pomorskoj navigaciji, geološkim istraživanjima i naprednoj robotici, omogućavajući ovim sistemima da rade sa poboljšanim performansama i pouzdanošću.

Različite strukturne varijante optičkih žiroskopa

Žiroskopi sa optičkim vlaknima dolaze u različitim strukturnim konfiguracijama, a dominantna koja trenutno ulazi u područje inženjeringa jeoptički žiroskop zatvorene petlje koji održava polarizaciju. U srži ovog žiroskopa jepetlja vlakana koja održava polarizaciju, koji se sastoji od vlakana koja održavaju polarizaciju i precizno dizajniranog okvira. Konstrukcija ove petlje uključuje četverostruku simetričnu metodu namotavanja, dopunjenu jedinstvenim zaptivnim gelom kako bi se formirala zavojnica petlje od čvrstog vlakna.