Vad är ett fiberoptiskt gyroskop?

Ett fiberoptiskt gyroskop är en anordning som mäter plattformens eller objektets rotationsrörelse genom användning av fiberoptisk teknik. Denna plattform kan vara allt som rör sig, inklusive en bil, båt, flygplan eller rymdskepp. Ett fiberoptiskt gyroskop används oftast för stabilisering och navigering.

Det enda som krävs för att bygga ett fiberoptiskt gyroskop är optisk fiber, en ljuskälla, en stråldelare och en detektor. Först avger ljuskällan en ljusstråle med förinställda intervaller, som delaren delar upp i två separata fotoner. Sedan skickas de två strålarna i motsatta riktningar längs den optiska fibern.

Längden på den optiska fibern varierar i olika gyroskop. I själva verket kan de största gyroskopen ha 5,1 mil optisk fiber, tätt spiral, även om de flesta är mycket mindre. Detektorn registrerar när varje foton anländer och beräknar tidsskillnaden mellan varje.

Denna användning av fiberoptisk teknik förklaras av Sagnac Effect. När gyroskopet är perfekt stilla anländer de två ljusstrålarna i samma ögonblick. Å andra sidan, när gyroskopet roterar eller lutas, förkortas en fotons resa. Genom att mäta tidsskillnaden mellan varje fotons återgång kan gyroskopet avgöra exakt vilket sätt plattformen roterar och hur snabbt.

Ett gyroskop kan bestämma mycket information om dess rörelse, så det är oerhört användbart som stabilisator. Ett fiberoptiskt gyroskop skulle kunna användas för att stabilisera vapen, till exempel en roterande pistol ovanpå en rörlig tank. I stora fartyg används den ofta för att stabilisera satellitantennen så att fartygen upprätthåller radiokommunikation, även under grova hav.

Ett annat syfte med ett fiberoptiskt gyroskop är navigering. När ett globalt positioneringssystem (GPS) och ett fiberoptiskt gyroskop kombineras är den resulterande enheten känd som ett tröghetsnavigeringssystem (INS). En INS bestämmer plattformens position, dess hastighet och dess orientering. Allt från bilar och monorails till båtar och flygplan kan dra nytta av. Till och med vissa rymdskepp och satelliter har ett gyroskop för exakt navigering.

Jämfört med andra typer av gyroskop är det fiberoptiska gyroskopet mindre, lättare och mer hållbart. Den består främst av mycket lätt optisk fiber; mekaniska gyroskop har flera metallstycken monterade på ett stativ. En fiberoptisk version varar längre än både mekaniska och gasbärande gyroskop eftersom den inte har några snurrande delar. Den fiberoptiska typen av gyroskop är också mycket exakt eftersom den kan upptäcka förändringar så små som en grad per timme.