リングレーザージャイロスコープとは何ですか？

リングレーザージャイロスコープは、2方向に移動するレーザービームを使用して角度の変化または方向を測定する精密機器です。ジャイロスコープは、航空機と船舶のナビゲーションシステム、およびミサイルと精密武器のガイダンスシステムに使用されます。方向の変化を測定するために光を使用するという原則は、1913年に実行されたフランスの科学者ジョルジュサグナックによる研究に基づいています。回転するジャイロスコープホイールは、1つの位置にとどまりたいと考えており、回転することに抵抗します。これは、片側に押し込まれたり、紡績自転車の車輪を片側に回そうとする抵抗する回転する上部によって実証できます。

リングレーザージャイロスコープは、レーザー光梁の違いを測定するためにドップラー原理を使用します。 1842年、クリスチャンドップラーは、音のソースが動いている場合、サウンドの頻度がリスナーとは異なるように見えることを発見しました。に向かって動きますリスナーが高く見え、離れて移動すると周波数が低く見えます。また、2つのビームは、Sagnacによって見つかったように、ジャイロスコープが移動または傾斜しているときにわずかに異なる距離で移動するため、レーザージャイロスコープはこの原理を利用します。

リングレーザージャイロスコープの設計は、通常、3つの等しい辺を持つ三角形、または等側のボックスです。ヘリウムレーザーは三角形またはボックスの片側に配置され、レーザービームは三角形の周りに反対方向に送られます。ミラーとプリズムを使用して、2つのビームは、干渉パターンと呼ばれる2つのビームによって形成された明るい線と暗い線の両方を調べる検出器に送られます。検出器は、干渉パターンの変化を探すことができます。これは、ジャイロスコープが移動すると位置を移動またはシフトします。

ジャイロスコープが平らな場合、2つのレーザービームは既知の時差で検出器に戻り、干渉パターンは静止しています。リングレーザージャイロスコープを片側に傾けると、レーザービームがわずかに異なる時間に戻り、干渉パターンは傾斜の量と一致する速度で移動します。検出器を調整して、精密なターンに使用される航空機のターンアンドバンクインジケーターのチルト測定値を示すか、方向ジャイロと呼ばれるナビゲーションに使用されるコンパスダイヤルをターンすることができます。

リングレーザージャイロスコープ技術は、20世紀後半に機械的ジャイロスコープの交換を開始しました。その前に、ジャイロスコープは非常に高速で紡がれたホイールを使用して安定したジャイロスコープ効果を生み出しました。これらのジャイロスコープは、圧縮された空気または電力に電力を必要とし、機械的摩擦によるパフォーマンス損失の影響を受けました。リングレーザージャイロスコープには可動部がなく、パフォーマンスの損失を最小限に抑えて調整することで優れた精度を与えることができます。

初期のレーザージャイロスコープの問題は、DIの非常に小さな変化を測定するのが困難でした修正または傾き。この効果はロックインと呼ばれ、2つのレーザービームは、動きのないジャイロスコープと同時に検出器に表示され、これは誤ってレベルであると解釈されます。機械的ディザリングと呼ばれるこのエラーを防ぐための1つの方法は、振動スプリングを使用して、検出器を特定の速度で移動して、ロックインを防ぎます。別の方法は、誤ったレベルの測定値を防ぐために特定の速度でジャイロスコープを回転させますが、このユニットは生成するのがより高価です。