De kerncomponent van traagheidsnavigatie:Glasvezelgyroscoop

Inleiding tot glasvezelgyroscopen

Inertiële navigatiesystemen zijn sterk afhankelijk van de nauwkeurigheid en precisie van hun kerncomponenten. Een van die componenten die de mogelijkheden van deze systemen aanzienlijk heeft verbeterd, is de glasvezelgyroscoop (FOG). De FOG is een cruciale sensor die een essentiële rol speelt bij het meten van de hoeksnelheid van de drager met opmerkelijke nauwkeurigheid.

Werking van de glasvezelgyroscoop

FOG's werken volgens het principe van het Sagnac-effect, waarbij een laserstraal wordt gesplitst in twee afzonderlijke paden, waardoor deze in tegengestelde richtingen langs een opgerolde glasvezellus kan bewegen. Wanneer de drager, waarin de FOG is ingebed, roteert, is het verschil in reistijd tussen de twee stralen evenredig met de hoeksnelheid van de rotatie van de drager. Deze tijdsvertraging, bekend als de Sagnac-faseverschuiving, wordt vervolgens nauwkeurig gemeten, waardoor de FOG accurate gegevens over de rotatie van de drager kan leveren.

Het principe van een glasvezelgyroscoop berust op het uitzenden van een lichtbundel door een fotodetector. Deze lichtbundel passeert een koppelaar, komt aan de ene kant binnen en verlaat deze aan de andere kant. Vervolgens gaat de bundel door een optische lus. Twee lichtbundels, afkomstig uit verschillende richtingen, komen de lus binnen en vormen een coherente superpositie na een volledige omloop. Het terugkerende licht wordt opgevangen door een lichtemitterende diode (LED), die de intensiteit meet. Hoewel het principe van een glasvezelgyroscoop eenvoudig lijkt, ligt de grootste uitdaging in het elimineren van factoren die de optische padlengte van de twee lichtbundels beïnvloeden. Dit is een van de meest cruciale problemen bij de ontwikkeling van glasvezelgyroscopen.

1: superluminescente diode           2: fotodetectordiode

3. lichtbronkoppelaar           4.vezelringkoppeling            5. optische vezelring

Voordelen van glasvezelgyroscopen

FOG's bieden diverse voordelen die ze onmisbaar maken in traagheidsnavigatiesystemen. Ze staan ​​bekend om hun uitzonderlijke nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid. In tegenstelling tot mechanische gyroscopen hebben FOG's geen bewegende onderdelen, waardoor het risico op slijtage wordt verminderd. Bovendien zijn ze bestand tegen schokken en trillingen, waardoor ze ideaal zijn voor veeleisende omgevingen zoals de lucht- en ruimtevaart en defensie.

Integratie van glasvezelgyroscopen in traagheidnavigatie

Inertiële navigatiesystemen maken steeds vaker gebruik van FOG's (Fiber Optic Gyroscopes) vanwege hun hoge precisie en betrouwbaarheid. Deze gyroscopen leveren de cruciale hoeksnelheidsmetingen die nodig zijn voor een nauwkeurige bepaling van oriëntatie en positie. Door FOG's te integreren in bestaande inertiële navigatiesystemen kunnen gebruikers profiteren van een verbeterde navigatienauwkeurigheid, met name in situaties waar extreme precisie vereist is.

Toepassingen van glasvezelgyroscopen in traagheidnavigatie

De integratie van FOG's heeft de toepassingsmogelijkheden van traagheidsnavigatiesystemen in diverse domeinen uitgebreid. In de lucht- en ruimtevaart bieden FOG-systemen nauwkeurige navigatieoplossingen voor vliegtuigen, drones en ruimtevaartuigen. Ze worden ook veelvuldig gebruikt in de scheepvaart, geologisch onderzoek en geavanceerde robotica, waardoor deze systemen beter presteren en betrouwbaarder zijn.

Verschillende structurele varianten van glasvezelgyroscopen

Glasvezelgyroscopen zijn verkrijgbaar in verschillende structurele configuraties, waarbij de meest voorkomende die momenteel in de techniek wordt toegepast de volgende is.gesloten-lus polarisatiebehoudende glasvezelgyroscoopDe kern van deze gyroscoop is depolarisatiebehoudende vezellus, bestaande uit polarisatiebehoudende vezels en een nauwkeurig ontworpen raamwerk. De constructie van deze lus omvat een viervoudig symmetrische wikkelmethode, aangevuld met een unieke afdichtingsgel om een ​​solide vezellus te vormen.