Was ist ein Ringlaser -Gyroskop?

Ein Ringlaser -Gyroskop ist ein Präzisionsinstrument, das einen Laserstrahl verwendet, der in zwei Richtungen fährt, um Änderungen des Winkels oder eine Richtung zu messen.Gyroskope werden in Navigationssystemen für Flugzeuge und Schiffe sowie für Leitsysteme in Raketen und Präzisionswaffen verwendet.Das Prinzip der Verwendung von Licht zur Messung von Richtungsänderungen basiert auf Forschungen des 1913 durchgeführten französischen Wissenschaftlers Georges Sagnac.Ein drehendes Gyroscope -Rad möchte in einer Position bleiben und sich widersetzen, umgedreht zu werden.Dies kann durch ein drehendes Oberteil demonstriert werden, das widersteht, auf eine Seite zu schieben, oder versuchen, ein drehendes Fahrradrad auf eine Seite zu drehen.

Ein Ringlaser -Gyroskop verwendet das Doppler -Prinzip, um die Unterschiede in Laserlichtstrahlen zu messen.Im Jahr 1842 stellte Christian Doppler fest, dass sich die Klangfrequenz von einem Hörer unterscheidet, wenn sich die Quelle des Klangs bewegt.Die Geräusche, die sich zu einem Hörer bewegen, erscheinen höher, und die Entfernung scheinen in der Frequenz niedriger zu sein.Der Effekt tritt auch bei Licht auf, und ein Lasergyroskop nutzt dieses Prinzip, da die beiden Strahlen bei leicht unterschiedlichen Entfernungen in leicht unterschiedlichen Entfernungen wandern, wenn das Gyroskop bewegt oder gekippt wird, wie durch Sagnac gefunden.Drei gleiche Seiten oder eine gleichmäßige Box.Ein Heliumlaser befindet sich auf einer Seite des Dreiecks oder einer Kiste, und Laserstrahlen werden in entgegengesetzte Richtungen um das Dreieck geschickt.Mit Spiegeln und Prismen werden die beiden Strahlen an einen Detektor gesendet, der sowohl die hellen als auch die dunklen Linien betrachtet, die von den beiden Strahlen gebildet werden, die als Interferenzmuster bezeichnet werden.Der Detektor kann nach Änderungen der Interferenzmuster suchen, die sich bewegen oder verändern, wenn das Gyroskop bewegt wird.

Wenn das Gyroskop auf dem Niveau ist, kehren die beiden Laserstrahlen zu einem bekannten Zeitunterschied zum Detektor zurück, und die Interferenzmuster sindstationär.Wenn das Ringlasergyroskop auf eine Seite kippt, kehrt die Laserstrahlen zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten zurück, und die Interferenzmuster bewegen sich mit einer Geschwindigkeit, die mit der Neigungsmenge übereinstimmt.Der Detektor kann kalibriert werden, um eine Neigungsmessung für einen Turn-and-Bank-Indikator für ein für Präzisionswendungen verwendete Flugzeuge zu zeigen oder um ein Kompass-Zifferblatt zu drehen, das für die Navigation verwendet wird, die als Richtungsgeyterung bezeichnet wird.

Ringlaser -Gyroskop -Technologie begann im späten 20. Jahrhundert mechanische Gyroskope zu ersetzen.Vor dieser Zeit verwendeten Gyroskope mit sehr hohen Geschwindigkeiten Räder, um einen stabilen Gyroskopeffekt zu erzielen.Diese Gyroskope erforderten für die Stromversorgung Druckluft oder Strom und waren aufgrund mechanischer Reibung Leistungsverluste ausgesetzt.Das Ringlasergyroskop hat keine beweglichen Teile, und sobald die Kalibrierung eine hervorragende Genauigkeit mit minimalem Leistungsverlust ermöglichen.

Ein Problem mit frühen Lasergyroskopen war Schwierigkeit, sehr kleine Richtungs- oder Neigungsänderungen zu messen.Dieser Effekt wird als Lock-In bezeichnet, und die beiden Laserstrahlen erscheinen gleichzeitig am Detektor wie ein nicht bewegendes Gyroskop, das fälschlicherweise als Ebene interpretiert wird.Eine Methode, um diesen Fehler zu verhindern, der als mechanisches Dithering bezeichnet wird, verwendet eine vibrierende Feder, um den Detektor mit einer bestimmten Geschwindigkeit zu bewegen, um das Lock-In zu verhindern.Eine andere Methode dreht das Gyroskop mit einer bestimmten Geschwindigkeit, um die Messungen der falschen Ebene zu verhindern, obwohl diese Einheit teurer zu produzieren ist.