O que é um giroscópio a laser anel?

Um giroscópio a laser de anel é um instrumento de precisão que usa um feixe de laser que viaja em duas direções para medir alterações no ângulo ou uma direção. Os giroscópios são usados ​​em sistemas de navegação para aeronaves e navios e para sistemas de orientação em mísseis e armas de precisão. O princípio do uso da luz para medir mudanças de direção é baseado em pesquisas do cientista francês Georges Sagnac realizado em 1913.

Os giroscópios usam o princípio da inércia para determinar a direção ou mudanças na posição. Uma roda de giroscópio giratória quer permanecer em uma posição e resistirá a ser girado. Isso pode ser demonstrado por uma parte superior giratória que resistirá a ser empurrada para um lado, ou tentando girar uma roda de bicicleta giratória para um lado. Em 1842, Christian Doppler descobriu que a frequência do som parece diferente de um ouvinte se a fonte do som estiver em movimento. Soa se movendo em direçãoUm ouvinte parecem mais altos e a afastamento parece mais baixa em frequência. O efeito também ocorre com a luz, e um giroscópio a laser utiliza esse princípio porque os dois feixes viajam a distâncias ligeiramente diferentes quando o giroscópio é movido ou inclinado, como encontrado por Sagnac.

O design de um giroscópio a laser anel é normalmente um triângulo com três lados iguais ou uma caixa de lado igual. Um laser de hélio é colocado em um lado do triângulo ou caixa, e as vigas a laser são enviadas em direções opostas ao redor do triângulo. Usando espelhos e prismas, as duas vigas são enviadas para um detector que analisa as linhas claras e escuras formadas pelas duas vigas, chamadas padrões de interferência. O detector pode procurar mudanças nos padrões de interferência, que se moverão ou mudarão de posição se o giroscópio for movido.

Quando o giroscópio está nivelado, os dois raios de laser retornam ao detector em uma diferença de horário conhecida eOs padrões de interferência são estacionários. A inclinação do giroscópio a laser do anel para um lado faz com que as vigas do laser retornem em momentos ligeiramente diferentes, e os padrões de interferência se movem a uma taxa consistente com a quantidade de inclinação. O detector pode ser calibrado para mostrar uma medição de inclinação para um indicador de giro e bancos em uma aeronave usada para turnos de precisão ou para girar um mostrador de bússola usado para navegação chamado giroscópio direcional.

A tecnologia de giroscópio a laser anel começou a substituir giroscópios mecânicos no final do século XX. Antes desse período, os giroscópios usavam rodas giradas em velocidades muito altas para criar um efeito estável do giroscópio. Esses giroscópios exigiam ar ou eletricidade comprimida para energia e estavam sujeitos a perdas de desempenho devido a atrito mecânico. O giroscópio a laser anel não tem peças móveis e, uma vez calibrado, pode dar excelente precisão com perda de desempenho mínima.

Um problema com os primeiros giroscópios a laser foi dificuldade em medir mudanças muito pequenas em di.Rection ou inclinação. Esse efeito é chamado de bloqueio e os dois feixes de laser aparecem no detector ao mesmo tempo incremento como um giroscópio não movimentado, que é interpretado incorretamente como nivelado. Um método para evitar esse erro, chamado de dithering mecânico, usa uma mola vibratória para mover o detector a uma taxa específica para impedir o bloqueio. Outro método gira o giroscópio a uma taxa específica para evitar as medições de nível falso, embora esta unidade seja mais cara de produzir.