Gyro Serat Optik

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 adanya bagian mekanis yang bergerak, tidak ada waktu pemanasan, akselerasi tidak sensitif, rentang dinamis lebar, keluaran digital, dan ukuran kecil. Selain itu, giroskop serat optik juga mengatasi kekurangan fatal giroskop laser cincin seperti biaya tinggi dan fenomena pemblokiran. Oleh karena itu, giroskop serat optik dihargai oleh banyak negara. Giroskop serat optik sipil berpresisi 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 umum yang terkait dengan perambatan cahaya dalam jalur optik loop tertutup yang berputar relatif terhadap ruang inersia, yaitu dua berkas cahaya dengan karakteristik yang sama yang dipancarkan dari sumber cahaya yang sama dalam jalur optik tertutup yang sama merambat dalam arah yang berlawanan. . Akhirnya bergabung ke titik deteksi yang sama.
Jika terdapat kecepatan sudut rotasi relatif terhadap ruang inersia di sekitar sumbu yang tegak lurus bidang jalur optik tertutup, maka jalur optik yang dilalui berkas cahaya dalam arah maju dan mundur berbeda, sehingga terjadi perbedaan jalur optik, dan perbedaan jalur optik sebanding dengan kecepatan sudut rotasi. . Oleh karena itu, selama perbedaan jalur optik dan informasi perbedaan fasa 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, instrumen kokoh dan stabil, serta memiliki ketahanan yang kuat terhadap benturan dan akselerasi;
(2) Serat melingkar lebih panjang, yang meningkatkan sensitivitas dan resolusi deteksi beberapa kali lipat dibandingkan giroskop laser;
(3) Tidak ada komponen transmisi mekanis, dan tidak ada masalah keausan, sehingga memiliki masa pakai yang lama;
(4) Mudah untuk mengadopsi teknologi sirkuit optik terintegrasi, sinyalnya stabil, dan dapat langsung digunakan untuk keluaran digital dan dihubungkan dengan antarmuka komputer;
(5) Dengan mengubah panjang serat optik atau jumlah perambatan siklik cahaya dalam kumparan, presisi yang berbeda dapat dicapai dan rentang dinamis yang luas dapat dicapai;
(6) Sinar koheren mempunyai 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 kerjanya:
Giroskop serat optik interferometri (I-FOG), giroskop serat optik generasi pertama, saat ini paling banyak digunakan. Ia menggunakan kumparan serat optik multi-putaran untuk meningkatkan efek SAGNAC. Interferometer toroidal berkas 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. Ia 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, namun sumber cahaya koheren yang kuat juga membawa banyak efek parasit. Cara menghilangkan dampak parasit ini saat ini menjadi kendala teknis utama.
Stimulated Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (B-FOG), giroskop serat optik generasi ketiga 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 strukturnya: 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 keakuratan dan stabilitas giroskop serat optik, sehingga membatasi cakupan aplikasinya yang luas. terutama mencakup:
(1) Pengaruh transien suhu. Secara teoritis, dua jalur cahaya yang merambat balik pada interferometer cincin memiliki panjang yang sama, tetapi hal ini hanya berlaku jika sistem tidak berubah terhadap waktu. Eksperimen menunjukkan bahwa kesalahan fasa dan penyimpangan nilai pengukuran laju rotasi sebanding dengan turunan waktu terhadap suhu. Ini sangat berbahaya, terutama saat pemanasan.
(2) Pengaruh getaran. Getaran juga akan mempengaruhi pengukuran. Pengemasan yang sesuai 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 pada serat akan menghasilkan perbedaan fasa yang bersifat parasit, sehingga diperlukan penyaringan polarisasi. Serat depolarisasi dapat menekan polarisasi, namun akan menyebabkan peningkatan biaya.
Guna meningkatkan kinerja para atasan. Berbagai solusi telah diusulkan. Termasuk penyempurnaan komponen giroskop serat optik, dan penyempurnaan metode pemrosesan sinyal.