Гиро со оптички влакна

Жироскопот со оптички влакна е сензор за аголна брзина на влакна, кој е најперспективниот меѓу различните сензори за оптички влакна. Жироскопот со оптички влакна, како и прстенестиот ласерски жироскоп, ги има предностите што нема механички подвижни делови, нема време на загревање, нечувствително забрзување, широк динамички опсег, дигитален излез и мала големина. Покрај тоа, жироскопот со оптички влакна, исто така, ги надминува фаталните недостатоци на прстенести ласерски жироскопи како што се високата цена и феноменот на блокирање. Затоа, жироскопите со оптички влакна се ценети од многу земји. Нископрецизни цивилни жироскопи со оптички влакна се произведени во мали серии во Западна Европа. Се проценува дека во 1994 година, продажбата на жироскопи со оптички влакна на американскиот пазар на жироскопи ќе достигне 49%, а кабелскиот жироскоп ќе го заземе второто место (со 35% од продажбата).

Принципот на работа на жироскопот со оптички влакна се базира на ефектот Sagnac. Ефектот Sagnac е општ поврзан ефект на светлината што се шири во оптичка патека со затворена јамка која ротира во однос на инерцијалниот простор, односно два снопови светлина со еднакви карактеристики емитирани од ист извор на светлина во иста затворена оптичка патека се шират во спротивни насоки. . Конечно спојте се на истата точка за откривање.
Ако постои аголна брзина на ротација во однос на инерцијалниот простор околу оската нормална на рамнината на затворената оптичка патека, оптичката патека што ја поминуваат светлосните зраци во напред и обратна насока е различна, што резултира со разлика во оптичката патека, а разликата во оптичката патека е пропорционална на аголната брзина на ротација. . Затоа, се додека се познати разликата во оптичката патека и соодветните информации за фазна разлика, може да се добие ротационата аголна брзина.

Во споредба со електромеханички жироскоп или ласерски жироскоп, жироскопот со оптички влакна ги има следните карактеристики:
(1) Неколку делови, инструментот е цврст и стабилен и има силна отпорност на удар и забрзување;
(2) Свитканото влакно е подолго, што ја подобрува чувствителноста на откривање и резолуцијата за неколку реда на големина од онаа на ласерскиот жироскоп;
(3) Нема механички делови за пренос, и нема проблем со абење, така што има долг работен век;
(4) Лесно е да се усвои технологија за интегрирано оптичко коло, сигналот е стабилен и може директно да се користи за дигитален излез и да се поврзе со компјутерскиот интерфејс;
(5) Со промена на должината на оптичкото влакно или бројот на циклично ширење на светлината во серпентина, може да се постигнат различни прецизности и може да се постигне широк динамички опсег;
(6) Кохерентниот зрак има кратко време на ширење, така што во принцип може да се стартува веднаш без претходно загревање;
(7) Може да се користи заедно со прстенестиот ласерски жироскоп за да се формираат сензори на различни системи за инерцијална навигација, особено сензори на инерцијални навигациски системи со лента надолу;
(8) Едноставна структура, ниска цена, мала големина и мала тежина.

Класификација
Според принципот на работа:
Интерферометриските жироскопи со оптички влакна (I-FOG), првата генерација на жироскопи со оптички влакна, во моментов се најшироко користени. Користи калем со оптички влакна со повеќе вртења за да го подобри ефектот SAGNAC. Тороидален интерферометар со двоен зрак составен од калем со оптички влакна со еден режим со повеќе вртења може да обезбеди поголема точност и неизбежно ќе ја направи целокупната структура покомплицирана;
Резонантен жироскоп со оптички влакна (R-FOG) е жироскоп со оптички влакна од втората генерација. Користи прстенест резонатор за подобрување на ефектот SAGNAC и циклично ширење за да се подобри точноста. Затоа, може да користи пократки влакна. R-FOG треба да користи силен кохерентен извор на светлина за да го подобри ефектот на резонанца на резонантната празнина, но силниот кохерентен извор на светлина исто така носи многу паразитски ефекти. Како да се елиминираат овие паразитски ефекти во моментов е главната техничка пречка.
Стимулираниот жироскоп со оптички влакна со расфрлање Брилуин (B-FOG), третата генерација на жироскоп со оптички влакна е подобрување во однос на претходните две генерации и сè уште е во фаза на теоретско истражување.
Според составот на оптичкиот систем: интегриран оптички тип и жироскоп со оптички влакна од сите влакна.
Според структурата: жироскопи со оптички влакна со една и повеќе оски.
По тип на јамка: жироскоп со оптички влакна со отворена јамка и жироскоп со оптички влакна со затворена јамка.

Од неговото воведување во 1976 година, жироскопот со оптички влакна е многу развиен. Сепак, жироскопот со оптички влакна сè уште има низа технички проблеми, овие проблеми влијаат на точноста и стабилноста на жироскопот со оптички влакна, а со тоа го ограничуваат неговиот широк опсег на апликации. главно вклучува:
(1) Ефектот на температурните транзиенти. Теоретски, двете светлосни патеки кои се шират назад во прстенестиот интерферометар се со еднаква должина, но тоа е строго точно само кога системот не се менува со текот на времето. Експериментите покажуваат дека фазната грешка и движењето на мерната вредност на стапката на ротација се пропорционални на временскиот дериват на температурата. Ова е многу штетно, особено во периодот на загревање.
(2) Влијанието на вибрациите. Вибрациите исто така ќе влијаат на мерењето. Мора да се користи соодветно пакување за да се обезбеди добра цврстина на серпентина. Внатрешниот механички дизајн мора да биде многу разумен за да се спречи резонанца.
(3) Влијанието на поларизацијата. Во денешно време, најшироко користеното едномодно влакно е влакно со режим со двојна поларизација. Двојното прекршување на влакното ќе произведе паразитска фазна разлика, па затоа е потребно поларизациско филтрирање. Деполаризациското влакно може да ја потисне поларизацијата, но тоа ќе доведе до зголемување на цената.
Со цел да се подобрат перформансите на врвот. Предложени се различни решенија. Вклучувајќи го и подобрувањето на компонентите на жироскопот со оптички влакна и подобрувањето на методите за обработка на сигналот.