Gyroscope ไฟเบอร์ออปติกคืออะไร?

ไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกเป็นอุปกรณ์ที่วัดการเคลื่อนไหวแบบหมุนของแพลตฟอร์มหรือวัตถุที่อยู่บนการใช้เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง แพลตฟอร์มนี้สามารถเป็นอะไรก็ได้ที่เคลื่อนไหวรวมถึงรถยนต์เรือเครื่องบินหรือยานอวกาศ ไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกมักใช้สำหรับการรักษาเสถียรภาพและการนำทาง

สิ่งเดียวที่จำเป็นสำหรับการสร้างไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกคือไฟเบอร์ออปติกแหล่งกำเนิดแสงตัวแยกลำแสงและอุปกรณ์ตรวจจับ ขั้นแรกแหล่งกำเนิดแสงจะปล่อยลำแสงออกมาตามช่วงเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้าซึ่งตัวแยกสัญญาณจะแบ่งออกเป็นโฟตอนสองชุดแยกกัน จากนั้นคานทั้งสองจะถูกส่งไปในทิศทางตรงกันข้ามพร้อมกับใยแก้วนำแสง

ความยาวของใยแก้วนำแสงแตกต่างกันไปใน gyroscopes ที่แตกต่างกัน ในความเป็นจริง gyroscopes ที่ใหญ่ที่สุดอาจมี 3.1 ไมล์ (5 กม.) ของเส้นใยแสงขดแน่นแม้ว่าส่วนใหญ่มีขนาดเล็กกว่ามาก เครื่องตรวจจับจะลงทะเบียนเมื่อแต่ละโฟตอนมาถึงและคำนวณความแตกต่างของเวลาระหว่างกัน

การใช้เทคโนโลยีใยแก้วนำแสงนี้อธิบายโดย Sagnac Effect เมื่อเครื่องวัดการหมุนวนยังคงสมบูรณ์ลำแสงทั้งสองมาถึงในเวลาเดียวกัน ในทางตรงกันข้ามเมื่อไจโรสโคปหมุนหรือเอียงการเดินทางของโฟตอนหนึ่งจะสั้นลง ด้วยการวัดความแตกต่างของเวลาระหว่างการกลับมาของโฟตอนแต่ละเครื่องไจโรสโคปสามารถกำหนดได้อย่างแม่นยำว่าแพลตฟอร์มหมุนอย่างไรและเร็วแค่ไหน

ไจโรสโคปสามารถกำหนดข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของมันได้ดังนั้นจึงมีประโยชน์อย่างมากในฐานะตัวโคลง ไจโรสโคปแบบใยแก้วนำแสงสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างเสถียรภาพอาวุธเช่นปืนหมุนบนถังเคลื่อนที่ ในเรือขนาดใหญ่มักใช้เพื่อทำให้เสาอากาศรับสัญญาณดาวเทียมคงที่เพื่อให้เรือรักษาการสื่อสารทางวิทยุแม้ในช่วงที่มีคลื่นทะเลลึก

วัตถุประสงค์ของไจโรสโคปไฟเบอร์ก็คือการนำทาง เมื่อระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก (GPS) และไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกรวมกันแล้วอุปกรณ์ที่ได้นั้นจะเรียกว่าระบบการนำทางเฉื่อย (INS) INS กำหนดตำแหน่งของแพลตฟอร์มความเร็วและทิศทางของมัน ทุกอย่างจากรถยนต์และโมโนเรลไปจนถึงเรือและเครื่องบินสามารถได้รับประโยชน์ แม้แต่ยานอวกาศและดาวเทียมบางดวงก็มีไจโรสโคปเพื่อการนำทางที่แม่นยำ

เมื่อเปรียบเทียบกับไจโรสโคปประเภทอื่น ๆ ไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกจะมีขนาดเล็กลงเบาและทนทานขึ้น มันประกอบด้วยใยแก้วนำแสงที่มีน้ำหนักเบาเป็นหลัก ลูกข่างทางกลมีโลหะหลายชิ้นติดตั้งอยู่บนขาตั้ง รุ่นใยแก้วนำแสงมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าไจโรสโคปเชิงกลและแก๊สเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนหมุน ไจโรสโคปชนิดไฟเบอร์ออปติกนั้นมีความแม่นยำมากเพราะสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่มีขนาดเล็กเพียงหนึ่งองศาต่อชั่วโมง