광섬유 자이로

광섬유 자이로스코프는 광섬유 각속도 센서로 다양한 광섬유 센서 중 가장 유망한 센서입니다. 링 레이저 자이로 스코프와 같은 광섬유 자이로 스코프는 기계적 가동 부품, 예열 시간, 둔감한 가속, 넓은 동적 범위, 디지털 출력 및 작은 크기의 장점이 있습니다. 또한, 광섬유 자이로스코프는 고가의 링 레이저 자이로스코프와 블로킹 현상이라는 치명적인 단점도 극복하였다. 따라서 광섬유 자이로스코프는 많은 국가에서 높이 평가됩니다. 저정밀도 민간용 광섬유 자이로스코프는 서유럽에서 소량 생산되었습니다. 1994년에는 미국 자이로스코프 시장에서 광섬유 자이로스코프의 판매가 49%에 도달하고 케이블 자이로스코프가 2위(판매의 35%를 차지)를 차지할 것으로 추정됩니다.

광섬유 자이로스코프의 작동 원리는 Sagnac 효과를 기반으로 합니다. Sagnac 효과는 관성 공간에 대해 회전하는 폐쇄 루프 광학 경로에서 전파되는 빛의 일반적인 관련 효과입니다. 즉, 동일한 폐쇄 광학 경로의 동일한 광원에서 방출되는 동일한 특성을 가진 두 개의 광선이 반대 방향으로 전파됩니다. . 마지막으로 동일한 감지 지점에 병합합니다.
닫힌 광학 경로의 평면에 수직인 축을 중심으로 관성 공간에 대한 회전 각속도가 있는 경우 광선이 정방향 및 역방향으로 이동하는 광학 경로가 다르므로 광학 경로 차이가 발생합니다. 광로 차는 회전 각속도에 비례한다. . 따라서 광로차와 해당 위상차 정보만 알면 회전각속도를 구할 수 있다.

전기 기계 자이로 스코프 또는 레이저 자이로 스코프와 비교할 때 광섬유 자이로 스코프는 다음과 같은 특성이 있습니다.
(1) 부품이 적고 장비가 견고하고 안정적이며 충격 및 가속에 대한 저항이 강합니다.
(2) 코일형 섬유가 더 길기 때문에 레이저 자이로스코프보다 감지 감도와 분해능이 몇 배나 향상됩니다.
(3) 기계적 전달 부품이 없고 마모 문제가 없으므로 수명이 깁니다.
(4) 집적 광 회로 기술을 채택하기 쉽고 신호가 안정적이며 디지털 출력에 직접 사용하고 컴퓨터 인터페이스에 연결할 수 있습니다.
(5) 광섬유의 길이 또는 코일에서 빛의 순환 전파 수를 변경하여 다른 정밀도를 얻을 수 있고 넓은 동적 범위를 얻을 수 있습니다.
(6) 간섭성 빔은 전파 시간이 짧기 때문에 원칙적으로 예열 없이 즉시 시작할 수 있습니다.
(7) 링 레이저 자이로스코프와 함께 사용하여 다양한 관성 항법 시스템의 센서, 특히 스트랩 다운 관성 항법 시스템의 센서를 형성할 수 있습니다.
(8) 간단한 구조, 저렴한 가격, 작은 크기 및 가벼운 무게.

분류
작동 원리에 따르면:
1세대 광섬유 자이로스코프인 간섭계 광섬유 자이로스코프(I-FOG)가 현재 가장 널리 사용됩니다. 다중 회전 광섬유 코일을 사용하여 SAGNAC 효과를 향상시킵니다. 다중 회전 단일 모드 광섬유 코일로 구성된 이중 빔 도넛형 간섭계는 더 높은 정확도를 제공할 수 있으며 필연적으로 전체 구조를 더 복잡하게 만듭니다.
공진 광섬유 자이로스코프(R-FOG)는 2세대 광섬유 자이로스코프입니다. 링 공진기를 사용하여 SAGNAC 효과를 향상시키고 순환 전파를 사용하여 정확도를 향상시킵니다. 따라서 더 짧은 섬유를 사용할 수 있습니다. R-FOG는 공진 공동의 공명 효과를 향상시키기 위해 강한 간섭성 광원을 사용해야 하지만 강한 간섭성 광원은 또한 많은 기생 효과를 가져옵니다. 이러한 기생 효과를 제거하는 방법은 현재 주요 기술 장애물입니다.
3세대 광섬유 자이로스코프인 자극 브릴루앙 산란 광섬유 자이로스코프(B-FOG)는 이전 2세대에 비해 개선된 것으로 아직 이론적 연구 단계에 있습니다.
광학 시스템의 구성에 따라: 통합 광학 유형 및 모든 섬유 유형 광섬유 자이로스코프.
구조에 따르면: 단일 축 및 다중 축 광섬유 자이로스코프.
루프 유형별: 개방 루프 광섬유 자이로스코프 및 폐쇄 루프 광섬유 자이로스코프.

광섬유 자이로스코프는 1976년에 출시된 이후로 크게 발전했습니다. 그러나 광섬유 자이로스코프는 여전히 일련의 기술적 문제를 안고 있으며 이러한 문제는 광섬유 자이로스코프의 정확도와 안정성에 영향을 미치므로 광범위한 응용 분야를 제한합니다. 주로 다음을 포함합니다:
(1) 온도 과도 현상의 영향. 이론적으로 링 간섭계에서 두 개의 역전파 광로의 길이는 동일하지만 시스템이 시간에 따라 변하지 않는 경우에만 엄밀히 말하면 사실입니다. 실험은 위상 오차와 회전율 측정값의 드리프트가 온도의 시간 미분에 비례한다는 것을 보여줍니다. 이것은 특히 워밍업 기간 동안 매우 해롭습니다.
(2) 진동의 영향. 진동도 측정에 영향을 미칩니다. 코일의 우수한 견고성을 보장하기 위해 적절한 포장을 사용해야 합니다. 내부 기계적 설계는 공진을 방지하기 위해 매우 합리적이어야 합니다.
(3) 분극의 영향. 오늘날 가장 널리 사용되는 단일 모드 광섬유는 이중 편광 모드 광섬유입니다. 섬유의 복굴절은 기생 위상차를 생성하므로 편광 필터링이 필요합니다. 탈분극 광섬유는 분극을 억제할 수 있지만 비용 증가로 이어집니다.
상단의 성능을 향상시키기 위해. 다양한 솔루션이 제안되었습니다. 광섬유 자이로스코프의 구성 요소 개선 및 신호 처리 방법 개선을 포함합니다.