Hva er et ringlasergyroskop?

Et ringlasergyroskop er et presisjonsinstrument som bruker en laserstråle som reiser i to retninger for å måle endringer i vinkel, eller en retning.Gyroskop brukes i navigasjonssystemer for fly og skip, og for veiledningssystemer i missiler og presisjonsvåpen.Prinsippet om å bruke lys for å måle retninger i retning er basert på forskning fra den franske forskeren Georges Sagnac utført i 1913.

Gyroskop bruker treghetsprinsippet for å bestemme retning eller endringer i posisjon.Et spinnende gyroskophjul ønsker å forbli i en stilling og vil motstå å bli snudd.Dette kan demonstreres ved en spinnende topp som vil motstå å bli presset til den ene siden, eller forsøke å gjøre et spinnende sykkelhjul til den ene siden.

En ringlasergyroskop benytter seg av Doppler -prinsippet for å måle forskjeller i laserlysstråler.I 1842 fant Christian Doppler at lydfrekvensen virker annerledes enn en lytter hvis kilden til lyden beveger seg.Lyder som beveger seg mot en lytter virker høyere, og bevegelse bort vises lavere i frekvens.Effekten oppstår også med lys, og en lasergyroskop bruker dette prinsippet fordi de to bjelkene reiser i litt forskjellige avstander når gyroskopet flyttes eller vippes, som funnet av Sagnac.tre like sider, eller en liksidig boks.En heliumlaser er plassert på den ene siden av trekanten eller boksen, og laserstråler sendes i motsatte retninger rundt trekanten.Ved hjelp av speil og prismer blir de to bjelkene sendt til en detektor som ser på både de lyse og mørke linjene dannet av de to bjelkene, kalt interferensmønstre.Detektoren kan se etter endringer i interferensmønstrene, som vil bevege eller skifte posisjon hvis gyroskopet flyttes.

Når gyroskopet er i nivå, går de to laserstrålene tilbake til detektoren med en kjent tidsforskjell, og interferensmønstrene erstasjonær.Å vippe ringlasergyroskopet til den ene siden fører til at laserstrålene kommer tilbake på litt forskjellige tidspunkter, og interferensmønstrene beveger seg med en hastighet som er i samsvar med mengden vippe.Detektoren kan kalibreres for å vise en vippemåling for en sving-og-bankindikator på et fly som brukes til presisjonssvingninger, eller for å vri et kompassskive som brukes til navigasjon kalt en retningsbestemt gyro.

Ringlaser gyroskopteknologi begynte å erstatte mekaniske gyroskop på slutten av 1900 -tallet.Før den tid brukte gyroskop brukte hjul spunnet i veldig høye hastigheter for å skape en stabil gyroskopeffekt.Disse gyroskopene krevde trykkluft eller strøm for strøm, og ble utsatt for ytelsestap på grunn av mekanisk friksjon.Ringlasergyroskopet har ingen bevegelige deler, og når kalibrert kan gi utmerket nøyaktighet med minimalt ytelsestap.

Et problem med tidlige lasergyroskop var vanskeligheter med å måle veldig små endringer i retning eller vippe.Denne effekten kalles innlåsning, og de to laserstrålene vises ved detektoren samtidig øker som et ikke-bevegelig gyroskop, som feil tolkes som jevn.En metode for å forhindre denne feilen, kalt mekanisk dithering, bruker en vibrerende fjær for å flytte detektoren med en spesifikk hastighet for å forhindre innlåsning.En annen metode snurrer gyroskopet med en spesifikk hastighet for å forhindre målinger av falske nivåer, selv om denne enheten er dyrere å produsere.