Serat Optik Gyro

Giroskop serat optik adalah sensor kecepatan sudut serat, yang paling menjanjikan di antara berbagai sensor serat optik. Giroskop serat optik, seperti giroskop laser cincin, memiliki keunggulan tidak ada bagian yang bergerak secara mekanis, tidak ada waktu pemanasan, akselerasi yang tidak sensitif, rentang dinamis yang lebar, keluaran digital, dan ukuran yang kecil. Selain itu, giroskop serat optik juga mengatasi kekurangan fatal dari giroskop laser cincin seperti biaya tinggi dan fenomena pemblokiran. Oleh karena itu, giroskop serat optik dihargai oleh banyak negara. Giroskop serat optik sipil presisi rendah telah diproduksi dalam jumlah kecil di Eropa Barat. Diperkirakan pada tahun 1994, penjualan giroskop serat optik di pasar giroskop Amerika akan mencapai 49%, dan giroskop kabel akan menempati posisi kedua (menyumbang 35% dari penjualan).

Prinsip kerja giroskop serat optik didasarkan pada efek Sagnac. Efek Sagnac adalah efek terkait umum dari cahaya yang merambat di jalur optik loop tertutup yang berputar relatif terhadap ruang inersia, yaitu, dua berkas cahaya dengan karakteristik yang sama dipancarkan dari sumber cahaya yang sama di jalur optik tertutup yang sama merambat dalam arah yang berlawanan. . Akhirnya bergabung ke titik deteksi yang sama.
Jika ada kecepatan sudut rotasi relatif terhadap ruang inersia di sekitar sumbu tegak lurus terhadap bidang jalur optik tertutup, jalur optik yang dilalui oleh berkas cahaya dalam arah maju dan mundur berbeda, menghasilkan perbedaan jalur optik, dan perbedaan jalur optik sebanding dengan kecepatan sudut rotasi. . Oleh karena itu, selama perbedaan jalur optik dan informasi perbedaan fase yang sesuai diketahui, kecepatan sudut rotasi dapat diperoleh.

Dibandingkan dengan giroskop elektromekanis atau giroskop laser, giroskop serat optik memiliki karakteristik sebagai berikut:
(1) Beberapa bagian, instrumennya kokoh dan stabil, dan memiliki ketahanan yang kuat terhadap benturan dan akselerasi;
(2) Serat melingkar lebih panjang, yang meningkatkan sensitivitas deteksi dan resolusi beberapa kali lipat dari giroskop laser;
(3) Tidak ada bagian transmisi mekanis, dan tidak ada masalah keausan, sehingga memiliki masa pakai yang lama;
(4) Sangat mudah untuk mengadopsi teknologi sirkuit optik terintegrasi, sinyalnya stabil, dan dapat langsung digunakan untuk output digital dan terhubung dengan antarmuka komputer;
(5) Dengan mengubah panjang serat optik atau jumlah propagasi siklik cahaya dalam kumparan, presisi yang berbeda dapat dicapai dan rentang dinamis yang luas dapat dicapai;
(6) Balok koheren memiliki waktu rambat yang singkat, sehingga pada prinsipnya dapat dimulai secara instan tanpa pemanasan awal;
(7) Dapat digunakan bersama dengan giroskop laser cincin untuk membentuk sensor berbagai sistem navigasi inersia, terutama sensor sistem navigasi inersia strap-down;
(8) Struktur sederhana, harga murah, ukuran kecil dan ringan.

Klasifikasi
Menurut prinsip kerja:
Giroskop serat optik interferometrik (I-FOG), generasi pertama dari giroskop serat optik, saat ini paling banyak digunakan. Ini menggunakan kumparan serat optik multi-putaran untuk meningkatkan efek SAGNAC. Interferometer toroidal balok ganda yang terdiri dari kumparan serat optik mode tunggal multi-putaran dapat memberikan akurasi yang lebih tinggi dan pasti akan membuat struktur keseluruhan menjadi lebih rumit;
Giroskop serat optik resonansi (R-FOG) adalah giroskop serat optik generasi kedua. Ini menggunakan resonator cincin untuk meningkatkan efek SAGNAC dan propagasi siklik untuk meningkatkan akurasi. Oleh karena itu, dapat menggunakan serat yang lebih pendek. R-FOG perlu menggunakan sumber cahaya koheren yang kuat untuk meningkatkan efek resonansi rongga resonansi, tetapi sumber cahaya koheren yang kuat juga membawa banyak efek parasit. Cara menghilangkan efek parasit ini saat ini menjadi kendala teknis utama.
Stimulated Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (B-FOG), giroskop serat optik generasi ketiga ini merupakan penyempurnaan dari dua generasi sebelumnya, dan masih dalam tahap penelitian teoritis.
Menurut komposisi sistem optik: tipe optik terintegrasi dan giroskop serat optik tipe semua serat.
Menurut struktur: giroskop serat optik sumbu tunggal dan multi-sumbu.
Berdasarkan jenis loop: giroskop serat optik loop terbuka dan giroskop serat optik loop tertutup.

Sejak diperkenalkan pada tahun 1976, giroskop serat optik telah berkembang pesat. Namun, giroskop serat optik masih memiliki serangkaian masalah teknis, masalah ini mempengaruhi akurasi dan stabilitas giroskop serat optik, dan dengan demikian membatasi berbagai aplikasinya. terutama meliputi:
(1) Pengaruh transien suhu. Secara teoritis, dua jalur cahaya yang merambat mundur di interferometer cincin memiliki panjang yang sama, tetapi ini benar-benar benar hanya jika sistem tidak berubah seiring waktu. Eksperimen menunjukkan bahwa kesalahan fase dan penyimpangan nilai pengukuran laju rotasi sebanding dengan turunan waktu suhu. Ini sangat berbahaya, terutama selama periode pemanasan.
(2) Pengaruh getaran. Getaran juga akan mempengaruhi pengukuran. Kemasan yang tepat harus digunakan untuk memastikan kekokohan kumparan yang baik. Desain mekanis internal harus sangat masuk akal untuk mencegah resonansi.
(3) Pengaruh polarisasi. Saat ini, serat mode tunggal yang paling banyak digunakan adalah serat mode polarisasi ganda. Birefringence serat akan menghasilkan perbedaan fase parasit, sehingga diperlukan penyaringan polarisasi. Serat depolarisasi dapat menekan polarisasi, tetapi akan menyebabkan peningkatan biaya.
Dalam rangka meningkatkan kinerja atas. Berbagai solusi telah diusulkan. Termasuk peningkatan komponen giroskop serat optik, dan peningkatan metode pemrosesan sinyal.