Qu'est-ce qu'un gyroscope laser à anneau?
Un gyroscope laser à anneau est un instrument de précision qui utilise un faisceau laser se déplaçant dans deux directions pour mesurer les changements d'angle ou une direction.Les gyroscopes sont utilisés dans les systèmes de navigation pour les avions et les navires, et pour les systèmes de guidage dans les missiles et les armes de précision.Le principe d'utilisation de la lumière pour mesurer les changements de direction est basé sur des recherches du scientifique français Georges Sagnac effectué en 1913.
Les gyroscopes utilisent le principe d'inertie pour déterminer la direction ou les changements de position.Une roue de gyroscope tournante veut rester dans une seule position et résistera à être tourné.Cela peut être démontré par un haut de rotation qui résistera à être poussé d'un côté, ou en essayant de tourner une roue de vélo de rotation d'un côté.
Un gyroscope laser à anneau utilise le principe Doppler pour mesurer les différences dans les faisceaux lumineux laser.En 1842, Christian Doppler a constaté que la fréquence du son apparaît différente d'un auditeur si la source du son se déplace.Les sons se déplaçant vers un auditeur apparaissent plus haut et s'éloigner semblent plus bas en fréquence.L'effet se produit également avec la lumière, et un gyroscope laser utilise ce principe car les deux faisceaux se déplacent à des distances légèrement différentes lorsque le gyroscope est déplacé ou incliné, comme le trouve Sagnac.
La conception d'un gyroscope laser à anneau est normalement un triangle avectrois côtés égaux, ou une boîte à côte égal.Un laser d'hélium est placé d'un côté du triangle ou de la boîte, et les faisceaux laser sont envoyés dans des directions opposées autour du triangle.À l'aide de miroirs et de prismes, les deux faisceaux sont envoyés à un détecteur qui regarde à la fois les lignes claires et sombres formées par les deux faisceaux, appelés motifs d'interférence.Le détecteur peut rechercher des changements dans les modèles d'interférence, qui déplaceront ou déplaceront la position si le gyroscope est déplacé.
Lorsque le gyroscope est de niveau, les deux faisceaux laser reviennent au détecteur à un décalage horaire connu et les modèles d'interférence sontStationnaire.L'inclinaison du gyroscope laser annulaire d'un côté fait revenir les faisceaux laser à des moments légèrement différents, et les modèles d'interférence se déplacent à un taux compatible avec la quantité d'inclinaison.Le détecteur peut être calibré pour montrer une mesure d'inclinaison pour un indicateur de virage et de banque sur un avion utilisé pour les virages de précision, ou pour transformer un cadran à boussole utilisé pour la navigation appelée gyroscope directionnel.
La technologie du gyroscope laser en anneau a commencé à remplacer les gyroscopes mécaniques à la fin du 20e siècle.Avant cette époque, les gyroscopes ont utilisé des roues tournées à des vitesses très élevées pour créer un effet gyroscope stable.Ces gyroscopes nécessitaient de l'air comprimé ou de l'électricité pour l'énergie et ont été soumis à des pertes de performances dues à un frottement mécanique.Le gyroscope laser en anneau n'a pas de pièces mobiles, et une fois calibré peut donner une excellente précision avec une perte de performance minimale.
Un problème avec les gyroscopes laser précoces a été difficile de mesurer de très petits changements de direction ou d'inclinaison.Cet effet est appelé verrouillage, et les deux faisceaux laser apparaissent au détecteur en même temps incrément qu'un gyroscope non déménageant, qui est mal interprété comme étant de niveau.Une méthode pour empêcher cette erreur, appelée tramage mécanique, utilise un ressort vibrant pour déplacer le détecteur à un rythme spécifique pour empêcher le verrouillage.Une autre méthode tourne le gyroscope à un rythme spécifique pour empêcher les mesures de faux niveau, bien que cette unité soit plus coûteuse à produire.