Co to jest żyroskop światłowodowy?

Żyroskop światłowodowy to urządzenie, które mierzy ruch obrotowy platformy lub obiektu, na którym się znajduje, za pomocą technologii światłowodowej. Tą platformą może być wszystko, co się rusza, w tym samochód, łódź, samolot lub statek kosmiczny. Żyroskop światłowodowy jest najczęściej używany do stabilizacji i nawigacji.

Jedyne rzeczy niezbędne do zbudowania żyroskopu światłowodowego to światłowód, źródło światła, rozdzielacz wiązki i detektor. Najpierw źródło światła emituje wiązkę światła w ustalonych odstępach czasu, które rozdzielacz dzieli na dwa osobne fotony. Następnie te dwie wiązki są wysyłane w przeciwnych kierunkach wzdłuż światłowodu.

Długość światłowodu zmienia się w różnych żyroskopach. W rzeczywistości największe żyroskopy mogą mieć 5,1 km światłowodu szczelnie zwiniętego, chociaż większość jest znacznie mniejsza. Detektor rejestruje, kiedy przybywa każdy foton, i oblicza różnicę czasową między nimi.

To zastosowanie technologii światłowodowej zostało wyjaśnione przez efekt Sagnaca. Kiedy żyroskop jest idealnie nieruchomy, dwie wiązki światła docierają w tym samym momencie. Z drugiej strony, gdy żyroskop obraca się lub przechyla, wyzwalanie jednego fotonu ulega skróceniu. Mierząc różnicę czasu między zwrotem każdego fotonu, żyroskop może dokładnie określić, w którą stronę obraca się platforma i jak szybko.

Żyroskop może określić wiele informacji o jego ruchu, dlatego jest niezwykle przydatny jako stabilizator. Do stabilizacji broni, takiej jak pistolet obrotowy na ruchomym zbiorniku, można użyć światłowodowego żyroskopu. Na dużych statkach jest często używany do stabilizacji anteny satelitarnej, aby statki utrzymywały komunikację radiową, nawet podczas wzburzonego morza.

Innym celem żyroskopu światłowodowego jest nawigacja. Po połączeniu globalnego systemu pozycjonowania (GPS) i żyroskopu światłowodowego powstałe urządzenie jest znane jako inercyjny system nawigacji (INS). INS określa pozycję platformy, jej prędkość i orientację. Korzyści od wszystkiego - od samochodów i kolei jednotorowych po łodzie i samoloty. Nawet niektóre statki kosmiczne i satelity mają żyroskop zapewniający precyzyjną nawigację.

W porównaniu z innymi typami żyroskopów żyroskop światłowodowy jest mniejszy, lżejszy i trwalszy. Składa się przede wszystkim z bardzo lekkiego światłowodu; żyroskopy mechaniczne mają kilka metalowych elementów zamontowanych na stojaku. Wersja światłowodowa trwa dłużej niż żyroskopy mechaniczne i gazowe, ponieważ nie ma wirujących części. Światłowód żyroskopowy jest również bardzo precyzyjny, ponieważ jest w stanie wykryć zmiany tak małe, jak jeden stopień na godzinę.