Co je to prstencový laserový gyroskop?

Prstenový laserový gyroskop je přesný nástroj, který používá laserový paprsek cestující dvěma směry k měření změn v úhlu nebo směru. Gyroskopy se používají v navigačních systémech pro letadla a lodě a pro poradenské systémy v raketách a přesných zbraních. Princip použití světla k měření změn ve směru je založen na výzkumu francouzského vědce Georges Sagnac provedeného v roce 1913. Gyroskopy

používají princip setrvačnosti k určení směru nebo změn v poloze. Rotující kolo gyroskopu chce zůstat v jedné poloze a bude odolávat otočení. To může být prokázáno spřádací horní částí, která odolává tlačení na jednu stranu, nebo se pokusí otočit kotě na kola na jednu stranu. V roce 1842 Christian Doppler zjistil, že frekvence zvuku se zdá být odlišná od posluchače, pokud se zdroj zvuku pohybuje. Zní to pohybující se směrem kPosluchač se zdá být vyšší a pohyb se objevuje nižší frekvenci. Účinek se také vyskytuje se světlem a laserový gyroskop využívá tento princip, protože dva paprsky cestují na mírně odlišných vzdálenostech, když je gyroskop přesunut nebo nakloněn, jak zjistil Sagnac.

Konstrukce prstencového laserového gyroskopu je obvykle trojúhelník se třemi stejnými stranami nebo rovnou krabicí. Na jedné straně trojúhelníku nebo krabice je umístěn laser helia a laserové paprsky jsou odesílány v opačných směrech kolem trojúhelníku. Pomocí zrcadel a hranolů jsou dva paprsky odesílány do detektoru, který se dívá na světelné i tmavé čáry vytvořené dvěma paprsky, nazývanými interferenční vzorce. Detektor může hledat změny ve vzorcích rušení, které se budou pohybovat nebo posunout, pokud se přesune gyroskop.

Když je gyroskop na úrovni, dva laserové paprsky se vracejí do detektoru za známý časový rozdíl aInterferenční vzorce jsou stacionární. Nakládání prstencového laserového gyroskopu na jednu stranu způsobuje, že se laserové paprsky vrátí v mírně odlišných časech a interferenční vzorce se pohybují rychlostí v souladu s množstvím náklonu. Detektor může být kalibrován tak, aby zobrazoval měření náklonu pro indikátor otočení a banky na letadle používaném pro přesné zatáčky, nebo pro otočení kompasového číselníku používaného pro navigaci nazývaný směrový gyro.

Na konci 20. století začala technologie laserového gyroskopu pro laser Gyroscope nahrazovat mechanické gyroskopy. Před touto dobou Gyroscopes používal kola, která se točila při velmi vysokých rychlostech, aby vytvořila stabilní efekt gyroskopu. Tyto gyroskopy vyžadovaly stlačený vzduch nebo elektřinu pro napájení a byly vystaveny ztrátám výkonu v důsledku mechanického tření. Gyroskop prstenu nemá žádné pohyblivé části a jakmile je kalibrován, může poskytnout vynikající přesnost s minimální ztrátou výkonu.

Problém s časnými laserovými gyroskopy byl potíže s měřením velmi malých změn v DIRection nebo naklonění. Tento efekt se nazývá blokování a dva laserové paprsky se objevují v detektoru současně přírůstku jako ne pohybující se gyroskop, který je nesprávně interpretován jako úroveň. Jedna metoda, jak zabránit této chybě, nazývané mechanické dithering, používá vibrační pružinu k přesunu detektoru specifickým rychlostí, aby se zabránilo uzamčení. Další metoda točí gyroskop specifickou rychlostí, aby se zabránilo měření falešné úrovně, i když je tato jednotka dražší produkovat.