Was ist ein Glasfaserkreisel?
Ein faseroptisches Gyroskop ist ein Gerät, das die Rotationsbewegung der Plattform oder des Objekts misst, auf dem es sich befindet, und zwar mithilfe der faseroptischen Technologie. Diese Plattform kann alles sein, was sich bewegt, einschließlich eines Autos, Bootes, Flugzeugs oder Raumfahrzeugs. Ein faseroptisches Gyroskop wird am häufigsten zur Stabilisierung und Navigation verwendet.
Für den Bau eines Lichtwellenleiterkreisels sind lediglich Lichtwellenleiter, eine Lichtquelle, ein Strahlteiler und ein Detektor erforderlich. Zunächst sendet die Lichtquelle in voreingestellten Intervallen einen Lichtstrahl aus, den der Splitter in zwei separate Photonen aufteilt. Dann werden diese beiden Strahlen in entgegengesetzte Richtungen entlang der optischen Faser gesendet.
Die Länge der optischen Faser variiert bei verschiedenen Gyroskopen. Tatsächlich haben die größten Gyroskope möglicherweise 5 km Glasfaser, die eng gewickelt sind, obwohl die meisten viel kleiner sind. Der Detektor registriert, wann jedes Photon ankommt, und berechnet die Zeitdifferenz zwischen beiden.
Dieser Einsatz der Glasfasertechnologie wird durch den Sagnac-Effekt erklärt. Wenn das Gyroskop vollkommen still ist, treffen die beiden Lichtstrahlen im selben Moment ein. Wenn sich andererseits das Gyroskop dreht oder kippt, wird die Reise eines Photons verkürzt. Durch Messung der Zeitdifferenz zwischen der Rückkehr jedes Photons kann das Gyroskop genau bestimmen, in welche Richtung sich die Plattform wie schnell dreht.
Ein Gyroskop kann viele Informationen über seine Bewegung ermitteln und ist daher als Stabilisator äußerst nützlich. Ein faseroptisches Gyroskop könnte verwendet werden, um Waffen zu stabilisieren, beispielsweise eine rotierende Waffe auf einem sich bewegenden Panzer. Bei großen Schiffen wird sie häufig zur Stabilisierung der Satellitenantenne verwendet, damit die Funkkommunikation auch bei rauer See aufrechterhalten bleibt.
Ein weiterer Zweck eines faseroptischen Gyroskops ist die Navigation. Wenn ein globales Positionierungssystem (GPS) und ein faseroptisches Gyroskop kombiniert werden, wird das resultierende Gerät als Trägheitsnavigationssystem (INS) bezeichnet. Ein INS bestimmt die Position der Plattform, ihre Geschwindigkeit und ihre Ausrichtung. Von Autos und Einschienenbahnen bis hin zu Booten und Flugzeugen kann alles profitieren. Sogar einige Raumfahrzeuge und Satelliten haben ein Gyroskop für eine präzise Navigation.
Im Vergleich zu anderen Arten von Gyroskopen ist das faseroptische Gyroskop kleiner, leichter und langlebiger. Es besteht hauptsächlich aus sehr leichten optischen Fasern; Bei mechanischen Gyroskopen sind mehrere Metallteile auf einem Ständer montiert. Eine Glasfaserversion hält länger als mechanische und gasführende Gyroskope, da sie keine drehenden Teile enthält. Das faseroptische Gyroskop ist ebenfalls sehr präzise, da es Änderungen bis zu einem Grad pro Stunde erkennen kann.