¿Qué es un giroscopio láser de anillo?
Un giroscopio láser de anillo es un instrumento de precisión que utiliza un haz láser que viaja en dos direcciones para medir los cambios en el ángulo o una dirección. Los giroscopios se utilizan en sistemas de navegación para aviones y barcos, y para sistemas de orientación en misiles y armas de precisión. El principio del uso de la luz para medir los cambios en la dirección se basa en la investigación del científico francés Georges Sagnac realizado en 1913.
Los giroscopios usan el principio de inercia para determinar la dirección o los cambios en la posición. Una rueda de giroscopio giratorio quiere permanecer en una posición y se resistirá a ser girada. Esto puede demostrarse mediante una parte superior giratoria que se resistirá a ser empujada a un lado, o intentar convertir una rueda de bicicleta giratoria a un lado.
Un giroscopio láser de anillo hace uso del principio Doppler para medir las diferencias en las vigas de luz láser. En 1842, Christian Doppler descubrió que la frecuencia del sonido parece diferente a un oyente si la fuente del sonido se mueve. Sonidos moviéndose haciaUn oyente parece más alto y alejarse aparece en frecuencia más baja. El efecto también ocurre con la luz, y un giroscopio láser utiliza este principio porque las dos vigas viajan a distancias ligeramente diferentes cuando el giroscopio se mueve o se inclina, como se encuentra por Sagnac.
El diseño de un giroscopio láser de anillo es normalmente un triángulo con tres lados iguales, o una caja de igual cara. Se coloca un láser de helio en un lado del triángulo o caja, y se envían vigas láser en direcciones opuestas alrededor del triángulo. Usando espejos y prismas, las dos vigas se envían a un detector que analiza las líneas ligeras y oscuras formadas por las dos vigas, llamados patrones de interferencia. El detector puede buscar cambios en los patrones de interferencia, que se moverán o cambiarán la posición si el giroscopio se mueve.
Cuando el giroscopio está nivelado, las dos vigas láser vuelven al detector a una diferencia de tiempo conocida, yLos patrones de interferencia son estacionarios. La inclinación del giroscopio láser del anillo a un lado hace que las vigas láser regresen en momentos ligeramente diferentes, y los patrones de interferencia se mueven a una velocidad consistente con la cantidad de inclinación. El detector se puede calibrar para mostrar una medición de inclinación para un indicador de giro y banco en una aeronave utilizada para giros de precisión, o para girar un dial de brújula utilizado para la navegación llamado giroscopio direccional.
La tecnología de giroscopio láser de anillo comenzó a reemplazar los giroscopios mecánicos a fines del siglo XX. Antes de ese tiempo, los giroscopios usaron ruedas giradas a velocidades muy altas para crear un efecto de giroscopio estable. Estos giroscopios requerían aire o electricidad comprimidos para la energía, y estaban sujetos a pérdidas de rendimiento debido a la fricción mecánica. El giroscopio láser del anillo no tiene partes móviles, y una vez calibrado puede dar una excelente precisión con una pérdida de rendimiento mínima.
Un problema con los primeros giroscopios láser fue la dificultad para medir cambios muy pequeños en DIrección o inclinación. Este efecto se llama bloqueo, y las dos vigas láser aparecen en el detector al mismo tiempo que se incrementa como un giroscopio no móvil, que se interpreta incorrectamente como un nivel. Un método para evitar este error, llamado Dithering mecánico, utiliza un resorte vibratorio para mover el detector a una velocidad específica para evitar el bloqueo. Otro método gira el giroscopio a una velocidad específica para evitar las mediciones de nivel falso, aunque esta unidad es más costosa de producir.