Was ist ein Ringlasergyroskop?

Ein Ringlaser -Gyroskop ist ein Präzisionsinstrument, das einen Laserstrahl verwendet, der in zwei Richtungen fährt, um Änderungen des Winkels oder eine Richtung zu messen. Gyroskope werden in Navigationssystemen für Flugzeuge und Schiffe sowie für Leitsysteme in Raketen und Präzisionswaffen verwendet. Das Prinzip der Verwendung von Licht zur Messung von Richtungsänderungen basiert auf der Forschung des französischen Wissenschaftlers Georges Sagnac, die 1913 durchgeführt wurde. Ein drehendes Gyroskoprad möchte in einer Position bleiben und sich widersetzen, umgedreht zu werden. Dies kann durch ein drehendes Oberteil demonstriert werden, das sich widersetzt, auf eine Seite zu schieben oder zu versuchen, ein drehendes Fahrradrad auf eine Seite zu drehen. Im Jahr 1842 stellte Christian Doppler fest, dass sich die Klangfrequenz von einem Hörer unterscheidet, wenn sich die Quelle des Klangs bewegt. Geräusche bewegen sich zuEin Zuhörer erscheint höher, und die Enttäuschung scheint in der Frequenz niedriger zu sein. Der Effekt tritt auch bei Licht auf, und ein Lasergyroskop nutzt dieses Prinzip, da die beiden Strahlen bei leicht unterschiedlichen Entfernungen in leicht unterschiedlichen Entfernungen bewegt werden, wenn das Gyroskop bewegt oder gekippt wird, wie von Sagnac.

gefunden wird

Das Design eines Ringlaser-Gyroskops ist normalerweise ein Dreieck mit drei gleichen Seiten oder einer gleichmäßigen Box. Ein Heliumlaser wird auf einer Seite des Dreiecks oder einer Kiste platziert, und Laserstrahlen werden in entgegengesetzte Richtungen um das Dreieck geschickt. Mit Spiegeln und Prismen werden die beiden Strahlen an einen Detektor gesendet, der sowohl die hellen als auch die dunklen Linien betrachtet, die von den beiden Strahlen gebildet werden, die als Interferenzmuster bezeichnet werden. Der Detektor kann nach Änderungen der Interferenzmuster suchen, die sich bewegen oder die Position verschieben, wenn das Gyroskop bewegt wird.

Wenn das Gyroskop auf dem Niveau ist, kehren die beiden Laserstrahlen zu einem bekannten Zeitunterschied zum Detektor zurück, undDie Interferenzmuster sind stationär. Wenn das Ringlasergyroskop auf eine Seite kippt, kehrt die Laserstrahlen zu leicht unterschiedlichen Zeiten zurück, und die Interferenzmuster bewegen sich mit einer Geschwindigkeit, die mit der Neigungsmenge übereinstimmt. Der Detektor kann kalibriert werden, um eine Neigungsmessung für einen Turn-and-Bank-Indikator für ein für Präzisionswendungen verwendete Flugzeuge zu zeigen oder um ein Kompass-Zifferblatt zu drehen, das für die Navigation verwendet wird, die als Richtungsgeyterung bezeichnet wird.

Die

Ringlaser -Gyroskop -Technologie begann im späten 20. Jahrhundert mechanische Gyroskope zu ersetzen. Vor dieser Zeit verwendeten Gyroskope mit sehr hohen Geschwindigkeiten, um einen stabilen Gyroskopeffekt zu erzielen. Diese Gyroskope erforderten für die Stromversorgung Druckluft oder Strom und waren aufgrund mechanischer Reibung Leistungsverlusten ausgesetzt. Das Ringlaser -Gyroskop hat keine beweglichen Teile, und sobald die Kalibrierung eine hervorragende Genauigkeit mit minimalem Leistungsverlust erzielen kann.

Ein Problem mit frühen Lasergyroskopen war Schwierigkeit, sehr kleine Veränderungen in DI zu messenReport oder Neigung. Dieser Effekt wird als Lock-In bezeichnet, und die beiden Laserstrahlen erscheinen gleichzeitig am Detektor wie ein nicht bewegendes Gyroskop, das fälschlicherweise als Ebene interpretiert wird. Eine Methode, um diesen Fehler zu verhindern, der als mechanisches Dithering bezeichnet wird, verwendet eine vibrierende Feder, um den Detektor mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu bewegen, um das Lock-In zu verhindern. Eine andere Methode dreht das Gyroskop mit einer bestimmten Geschwindigkeit, um die Messungen des falschen Niveaus zu verhindern, obwohl diese Einheit teurer zu produzieren ist.