Cos'è un giroscopio laser ad anello?

Un giroscopio laser ad anello è uno strumento di precisione che utilizza un raggio laser che viaggia in due direzioni per misurare i cambiamenti nell'angolo o una direzione.I giroscopi sono utilizzati nei sistemi di navigazione per aeromobili e navi e per i sistemi di orientamento nei missili e nelle armi di precisione.Il principio dell'uso della luce per misurare i cambiamenti nella direzione si basa sulla ricerca dello scienziato francese Georges Sagnac eseguito nel 1913. I giroscopi usano il principio di inerzia per determinare la direzione o i cambiamenti in posizione.Una ruota del giroscopio rotante vuole rimanere in una posizione e resisterà a girare.Ciò può essere dimostrato da una parte superiore che roterà che resisterà essere spinta su un lato o tentare di girare una ruota per biciclette rotanti da un lato.

Un giroscopio laser ad anello utilizza il principio Doppler per misurare le differenze nelle travi di luce laser.Nel 1842, Christian Doppler scoprì che la frequenza del suono appare diversa da un ascoltatore se la fonte del suono si muove.I suoni che si muovono verso un ascoltatore appaiono più in alto e allontanarsi sembrano in frequenza.L'effetto si verifica anche con la luce e un giroscopio laser utilizza questo principio perché le due travi viaggiano a distanze leggermente diverse quando il giroscopio viene spostato o inclinata, come trovato da Sagnac.

Il design di un giroscopio laser è normalmente un triangolo conTre lati uguali o una scatola uguale.Un laser di elio viene posizionato su un lato del triangolo o della scatola e le travi laser vengono inviate in direzioni opposte attorno al triangolo.Usando specchi e prismi, i due raggi vengono inviati a un rilevatore che esamina sia le linee luce che quelle scure formate dai due raggi, chiamati motivi di interferenza.Il rivelatore può cercare cambiamenti nei modelli di interferenza, che si muoverà o spostano la posizione se il giroscopio viene spostato.

Quando il giroscopio è a livello, i due raggi laser tornano al rivelatore con una differenza di tempo nota e i modelli di interferenza sonostazionario.Inclinare il giroscopio laser ad anello da un lato fa tornare le travi laser in momenti leggermente diversi e i modelli di interferenza si muovono a una velocità coerente con la quantità di inclinazione.Il rivelatore può essere calibrato per mostrare una misurazione di inclinazione per un indicatore di direzione e banco su un aereo utilizzato per le curve di precisione o per trasformare un quadrante della bussola utilizzato per la navigazione chiamata giroscopio direzionale.La tecnologia del giroscopio laser ad anello ha iniziato a sostituire i giroscopi meccanici alla fine del XX secolo.Prima di quel tempo, i giroscopi usavano le ruote girate a velocità molto elevate per creare un effetto giroscopio stabile.Questi giroscopi richiedevano aria compressa o elettricità per l'alimentazione e erano soggetti a perdite di prestazioni dovute all'attrito meccanico.Il giroscopio laser ad anello non ha parti in movimento e una volta calibrato può dare un'eccellente precisione con una perdita di prestazioni minima.

Un problema con i primi giroscopi laser è stato difficoltà a misurare cambiamenti molto piccoli nella direzione o nell'inclinazione.Questo effetto si chiama blocco e i due raggi laser compaiono sul rivelatore allo stesso tempo incremento di un giroscopio non in movimento, che è interpretato in modo errato come livello.Un metodo per prevenire questo errore, chiamato Dithering meccanico, utilizza una molla vibrante per spostare il rivelatore a una velocità specifica per prevenire il blocco.Un altro metodo gira il giroscopio a una velocità specifica per prevenire le misurazioni del falso livello, sebbene questa unità sia più costosa da produrre.