Glasvezel Gyro

Glasvezelgyroscoop is de vezelhoeksnelheidssensor, die de meest veelbelovende is onder verschillende glasvezelsensoren. De glasvezelgyroscoop heeft, net als de ringlasergyroscoop, de voordelen van geen mechanische bewegende delen, geen opwarmtijd, ongevoelige versnelling, groot dynamisch bereik, digitale uitvoer en klein formaat. Bovendien overwint de glasvezelgyroscoop ook de fatale tekortkomingen van ringlasergyroscopen, zoals hoge kosten en blokkeringsverschijnselen. Daarom worden glasvezelgyroscopen door veel landen gewaardeerd. In West-Europa zijn in West-Europa zeer nauwkeurige civiele glasvezelgyroscopen geproduceerd. Geschat wordt dat in 1994 de verkoop van glasvezelgyroscopen op de Amerikaanse gyroscoopmarkt 49% zal bereiken, en de kabelgyroscoop zal de tweede plaats innemen (goed voor 35% van de omzet).

Het werkingsprincipe van de glasvezelgyroscoop is gebaseerd op het Sagnac-effect. Het Sagnac-effect is een algemeen gerelateerd effect van licht dat zich voortplant in een optisch pad met gesloten lus dat roteert ten opzichte van de traagheidsruimte, dat wil zeggen dat twee lichtbundels met gelijke kenmerken uitgezonden door dezelfde lichtbron in hetzelfde gesloten optische pad zich in tegengestelde richtingen voortplanten . Voeg tenslotte samen met hetzelfde detectiepunt.
Als er een hoeksnelheid van rotatie is ten opzichte van de traagheidsruimte rond de as loodrecht op het vlak van het gesloten optische pad, is het optische pad dat door de lichtbundels wordt afgelegd in de voorwaartse en achterwaartse richting verschillend, wat resulteert in een optisch padverschil, en het optische padverschil is evenredig met de hoeksnelheid van rotatie. . Daarom kan, zolang het optische padverschil en de corresponderende faseverschilinformatie bekend zijn, de rotatiehoeksnelheid worden verkregen.

In vergelijking met een elektromechanische gyroscoop of lasergyroscoop heeft glasvezelgyroscoop de volgende kenmerken:
(1) Weinig onderdelen, het instrument is stevig en stabiel en heeft een sterke weerstand tegen impact en versnelling;
(2) De opgerolde vezel is langer, wat de detectiegevoeligheid en resolutie met verschillende ordes van grootte verbetert dan die van de lasergyroscoop;
(3) Er zijn geen mechanische transmissiedelen en er is geen slijtageprobleem, dus het heeft een lange levensduur;
(4) Het is gemakkelijk om geïntegreerde optische circuittechnologie toe te passen, het signaal is stabiel en het kan direct worden gebruikt voor digitale uitvoer en worden aangesloten op de computerinterface;
(5) Door de lengte van de optische vezel of het aantal cyclische voortplanting van licht in de spoel te veranderen, kunnen verschillende precisies worden bereikt en kan een breed dynamisch bereik worden bereikt;
(6) De coherente bundel heeft een korte voortplantingstijd, dus in principe kan deze in principe direct gestart worden zonder voorverwarmen;
(7) Het kan samen met de ringlasergyroscoop worden gebruikt om sensoren van verschillende traagheidsnavigatiesystemen te vormen, met name de sensoren van vastgebonden traagheidsnavigatiesystemen;
(8) Eenvoudige structuur, lage prijs, klein formaat en lichtgewicht.

Classificatie
Volgens het werkingsprincipe:
Interferometrische glasvezelgyroscopen (I-FOG), de eerste generatie glasvezelgyroscopen, worden momenteel het meest gebruikt. Het maakt gebruik van een multi-turn optische vezelspoel om het SAGNAC-effect te versterken. Een toroïdale interferometer met dubbele bundel, samengesteld uit een multi-turn single-mode optische vezelspoel, kan een hogere nauwkeurigheid bieden en zal de algehele structuur onvermijdelijk ingewikkelder maken;
Resonante glasvezelgyroscoop (R-FOG) is de tweede generatie glasvezelgyroscoop. Het gebruikt een ringresonator om het SAGNAC-effect te versterken en cyclische voortplanting om de nauwkeurigheid te verbeteren. Daarom kan het kortere vezels gebruiken. R-FOG moet een sterke coherente lichtbron gebruiken om het resonantie-effect van de resonantieholte te versterken, maar de sterke coherente lichtbron brengt ook veel parasitaire effecten met zich mee. Hoe deze parasitaire effecten kunnen worden geëlimineerd, is momenteel het belangrijkste technische obstakel.
Gestimuleerde Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (B-FOG), de derde generatie glasvezelgyroscoop is een verbetering ten opzichte van de vorige twee generaties en bevindt zich nog in de theoretische onderzoeksfase.
Volgens de samenstelling van het optische systeem: geïntegreerd optisch type en glasvezelgyroscoop van het type glasvezel.
Volgens de structuur: enkelassige en meerassige glasvezelgyroscopen.
Per lustype: glasvezelgyroscoop met open lus en glasvezelgyroscoop met gesloten lus.

Sinds de introductie in 1976 is de glasvezelgyroscoop enorm doorontwikkeld. De glasvezelgyroscoop heeft echter nog steeds een reeks technische problemen, deze problemen beïnvloeden de nauwkeurigheid en stabiliteit van de glasvezelgyroscoop en beperken zo het brede scala aan toepassingen. omvat voornamelijk:
(1) Het effect van temperatuurtransiënten. Theoretisch zijn de twee zich naar achteren voortplantende lichtpaden in de ringinterferometer even lang, maar dit is alleen strikt waar als het systeem niet verandert met de tijd. Experimenten tonen aan dat de fasefout en de drift van de meetwaarde van de rotatiesnelheid evenredig zijn met de tijdsafgeleide van de temperatuur. Dit is zeer schadelijk, vooral tijdens de opwarmperiode.
(2) De invloed van trillingen. Trillingen hebben ook invloed op de meting. Om een ​​goede stevigheid van de spoel te garanderen, moet een geschikte verpakking worden gebruikt. Het interne mechanische ontwerp moet zeer redelijk zijn om resonantie te voorkomen.
(3) De invloed van polarisatie. Tegenwoordig is de meest gebruikte single-mode vezel een dual-polarization mode-vezel. De dubbele breking van de vezel zal een parasitair faseverschil produceren, dus polarisatiefiltering is vereist. Depolarisatievezel kan polarisatie onderdrukken, maar zal leiden tot hogere kosten.
Om de prestaties van de top te verbeteren. Er zijn verschillende oplossingen voorgesteld. Waaronder de verbetering van de componenten van de glasvezelgyroscoop en de verbetering van signaalverwerkingsmethoden.