Princípio de funcionamento detalhado do giroscópio de fibra óptica

Princípio de funcionamento detalhado do giroscópio de fibra óptica

Em primeiro lugar, o princípio fundamental: baseado no efeito Sagnac (efeito Sagnac)

Relação entre diferença de alcance óptico e velocidade angular

Giroscópio de fibra óptica através da detecção do mesmo caminho óptico fechado na propagação inversa da diferença de fase entre os dois feixes de luz para deduzir a velocidade angular.

Quando uma fibra óptica gira em torno de uma bobina com um portador, o feixe que se propaga na direção da rotação passa por um caminho óptico mais longo do que o feixe que se propaga na direção oposta,com uma largura de onda de até 1 mm,;

A diferença de faixa óptica é proporcional à velocidade angular de rotação, e a velocidade angular pode ser calculada medindo a diferença de fase ou a mudança das franjas de interferência.

Em segundo lugar, a estrutura e o fluxo de trabalho

Composição dos componentes

bobina de fibra óptica: o componente central, geralmente constituído por centenas a milhares de metros de enrolamento de fibra óptica, utilizado para formar um caminho óptico fechado;

Fonte luminosa e detector: a fonte luminosa laser emite sinais luminosos e o detector capta a alteração da intensidade luminosa após interferência;

Módulo de processamento de sinal: converte a diferença de fase num sinal elétrico e produz dados de velocidade angular.

Etapas de trabalho

O feixe de laser é dividido em dois feixes pelo divisor de feixes e propaga-se no sentido dos ponteiros do relógio e no sentido contrário ao sentido dos ponteiros do relógio ao longo da bobina de fibra óptica;

Os sinais ópticos convergem e interferem no detector, e a rotação faz com que a diferença de fase mude;

A velocidade angular do portador é invertida detectando a mudança na intensidade de interferência.

Terceiro: Classificação e vantagens da tecnologia

Evolução tecnológica

Quarta geração de giroscópios ópticos: em comparação com os giroscópios mecânicos e os giroscópios a laser, os giroscópios de fibra óptica não possuem partes móveis, uma forte resistência a choques e uma vida útil mais longa;

Tipo de alta precisão: giroscópio de fibra óptica de nível de navegação com estabilidade de desvio zero superior a 0,001°/h, adequado para naves espaciais e orientação de precisão.

Vantagens únicas

Alta sensibilidade: é possível medir uma velocidade angular muito pequena (por exemplo, a rotação da Terra de 15°/h);

Adaptabilidade ao ambiente: resistência a altas temperaturas, interferência anti-electromagnética, adequada para condições extremas;

Estrutura compacta: o projeto miniaturizado é adequado para UAVs, robôs e outros equipamentos miniaturizados.

Quarto:Aplicações típicas

Campo militar: orientação de mísseis, sistema de estabilização do alcance do tanque;

Campo civil: controlo de posição dos UAV, navegação de comboios de alta velocidade, monitorização da saúde das pontes;

Aeroespacial: ajuste de posição do satélite, nave espacial de navegação inercial.

Através do princípio acima e do projeto estrutural, o giroscópio de fibra óptica realiza medições de velocidade angular de alta precisão e baixa deriva,e torna-se um dos componentes principais do sistema de navegação inercial.

Traduzido com DeepL.com (versão gratuita)