Основной компонент инерциального наведения:Волоконно-оптический гироскоп

Введение в волоконно-оптические гироскопы

Инерциальные навигационные системы в значительной степени зависят от точности и аккуратности своих основных компонентов. Одним из таких компонентов, который значительно расширил возможности этих систем, является волоконно-оптический гироскоп (FOG). FOG — это критически важный датчик, который играет ключевую роль в измерении угловой скорости носителя с исключительной точностью.

Работа волоконно-оптического гироскопа

FOG работают по принципу эффекта Саньяка, который заключается в разделении лазерного луча на два отдельных пути, позволяя ему перемещаться в противоположных направлениях вдоль спиральной оптоволоконной петли. Когда носитель, встроенный в FOG, вращается, разница во времени прохождения между двумя лучами пропорциональна угловой скорости вращения носителя. Эта временная задержка, известная как фазовый сдвиг Саньяка, затем точно измеряется, что позволяет FOG предоставлять точные данные относительно вращения носителя.

Принцип работы волоконно-оптического гироскопа заключается в излучении луча света из фотодетектора. Этот луч света проходит через соединитель, входя с одного конца и выходя с другого. Затем он проходит через оптический контур. Два луча света, идущие с разных направлений, входят в контур и завершают когерентную суперпозицию после обхода. Возвращающийся свет снова попадает в светодиод (LED), который используется для определения его интенсивности. Хотя принцип работы волоконно-оптического гироскопа может показаться простым, самая значительная проблема заключается в устранении факторов, которые влияют на оптическую длину пути двух световых лучей. Это одна из самых важных проблем, с которыми сталкиваются при разработке волоконно-оптических гироскопов.

1：суперлюминесцентный диод           2：фотодетекторный диод

3.соединитель источника света           4.кольцевой соединитель для оптоволокна            5.оптиковолоконное кольцо

Преимущества волоконно-оптических гироскопов

FOG предлагают несколько преимуществ, которые делают их бесценными в инерциальных навигационных системах. Они известны своей исключительной точностью, надежностью и долговечностью. В отличие от механических гироскопов, FOG не имеют движущихся частей, что снижает риск износа. Кроме того, они устойчивы к ударам и вибрации, что делает их идеальными для сложных условий, таких как аэрокосмические и оборонные приложения.

Интеграция волоконно-оптических гироскопов в инерциальную навигацию

Системы инерциальной навигации все чаще включают в себя FOG из-за их высокой точности и надежности. Эти гироскопы обеспечивают критически важные измерения угловой скорости, необходимые для точного определения ориентации и положения. Интегрируя FOG в существующие системы инерциальной навигации, операторы могут получить выгоду от улучшенной точности навигации, особенно в ситуациях, когда необходима экстремальная точность.

Применение волоконно-оптических гироскопов в инерциальной навигации

Включение FOG расширило применение инерциальных навигационных систем в различных областях. В космонавтике и авиации системы, оснащенные FOG, предлагают точные навигационные решения для самолетов, беспилотников и космических кораблей. Они также широко используются в морской навигации, геологических исследованиях и передовой робототехнике, позволяя этим системам работать с повышенной производительностью и надежностью.

Различные конструктивные варианты волоконно-оптических гироскопов

Волоконно-оптические гироскопы выпускаются в различных структурных конфигурациях, из которых наиболее распространенной в настоящее время является конфигурацияволоконно-оптический гироскоп с замкнутым контуром поляризации. В основе этого гироскопа лежитпетля волокна, поддерживающая поляризацию, включающий в себя сохраняющие поляризацию волокна и точно спроектированный каркас. Конструкция этой петли включает в себя метод четырехкратной симметричной намотки, дополненный уникальным герметизирующим гелем для формирования твердотельной волоконной петли.