Co to jest żyroskop laserowy pierścieni?

Ring Laser Gyroscope to precyzyjne przyrząd, który wykorzystuje wiązkę laserową przemieszczającą się w dwóch kierunkach do pomiaru zmian kąta lub kierunku.Żywe żyroskopy są używane w systemach nawigacyjnych dla samolotów i statków oraz do systemów wskazówek w pociskach i precyzyjnej broni.Zasada stosowania światła do pomiaru zmian kierunku opiera się na badaniach francuskiego naukowca Georgesa Sagnac przeprowadzonego w 1913 r.

Gyoskopy wykorzystują zasadę bezwładności do określenia kierunku lub zmian pozycji.Spinning Gyroscope Wheel chce pozostać w jednej pozycji i będzie się odwrócić.Można to wykazać za pomocą przędzenia, który będzie odporny na pchanie na jedną stronę lub próbę obrócenia wirującego koła rowerowego na jedną stronę.

Pierścieni żyroskop laserowy wykorzystuje zasadę Dopplera do pomiaru różnic w wiązkach świetlnych laserowych.W 1842 r. Christian Doppler stwierdził, że częstotliwość dźwięku wydaje się inna niż słuchacz, jeśli źródło dźwięku się porusza.Dźwięki poruszające się w kierunku słuchacza wydają się wyżej, a odejście wydają się niższe.Efekt występuje również ze światłem, a laserowy żyroskop wykorzystuje tę zasadę, ponieważ dwie wiązki przemieszczają się w nieco innej odległości, gdy żyroskop jest przesuwany lub przechylony, jak stwierdzono przez sagnac.

Projektowanie pierścienia laserowego żyroskopu jest zwykle trójkątem z trójkątem zTrzy równe strony lub równe pudełko.Laser helowy jest umieszczany po jednej stronie trójkąta lub pudełka, a wiązki laserowe są wysyłane w przeciwnych kierunkach wokół trójkąta.Za pomocą luster i pryzmatów dwie wiązki są wysyłane do detektora, który patrzy zarówno na światło, jak i ciemne linie utworzone przez dwie wiązki, zwane wzorami interferencyjnymi.Detektor może szukać zmian we wzorach zakłóceń, które będą poruszać lub przesunić pozycję, jeśli poruszony jest żyroskop.

Gdy żyroskop jest wyrównany, dwie wiązki laserowe powracają do detektora o znanej różnicy czasu, a wzorce zakłóceń sąstacjonarny.Przechylanie pierścieniowego żyroskopu laserowego z jednej strony powoduje, że wiązki laserowe powraca w nieco różnych momentach, a wzorce zakłóceń poruszają się z prędkością zgodną z ilością pochylenia.Detektor można skalibrować, aby pokazać pomiar pochylenia dla wskaźnika przewrócenia i banku na samolocie używanym do precyzyjnych zakrętów, lub w celu obrócenia pokrętła kompasu używanego do nawigacji zwanej celem kierunkowym.

Technologia żyroskopu laserowego pierścienia zaczęła zastępować mechaniczne żyroskopy pod koniec XX wieku.Przed tym czasem żyroskopy używały kół wirowały przy bardzo dużych prędkościach, aby stworzyć stabilny efekt żyroskopu.Te żyroskopy wymagały sprężonego powietrza lub energii elektrycznej do zasilania i podlegały stratom wydajności z powodu mechanicznego tarcia.Pierścienne żyroskop laserowy nie ma ruchomych części, a po skalibrowaniu może zapewnić doskonałą dokładność przy minimalnej utraty wydajności.

Problem z wczesnymi żyroskopami laserowymi był trudności w pomiarze bardzo małych zmian kierunku lub pochylenia.Efekt ten nazywa się blokadą, a dwie wiązki laserowe pojawiają się w detektorze w tym samym czasie, co nie poruszający się żyroskop, który jest niepoprawnie interpretowany jako poziom.Jedna metoda zapobiegania temu błędowi, zwanej mechanicznymi ditheringiem, wykorzystuje wibrującą sprężynę do poruszania detektora z określoną prędkością, aby zapobiec blokowaniu.Inna metoda obraca żyroskop z określoną szybkością, aby zapobiec pomiarom fałszywego poziomu, chociaż jednostka ta jest droższa do wytworzenia.