Vad är ett ring -lasergyroskop?

Ett ringlasergyroskop är ett precisionsinstrument som använder en laserstråle som reser i två riktningar för att mäta förändringar i vinkel eller en riktning.Gyroskop används i navigationssystem för flygplan och fartyg och för vägledningssystem i missiler och precisionsvapen.Principen att använda ljus för att mäta riktningsförändringar är baserad på forskning från den franska forskaren Georges Sagnac utförd 1913.

Gyroskop använder principen om tröghet för att bestämma riktning eller förändringar i position.Ett snurrande gyroskophjul vill förbli i ett läge och kommer att motstå att vändas.Detta kan demonstreras av en snurrande topp som kommer att motstå att skjutas åt ena sidan eller försöka vända ett snurrande cykelhjul till ena sidan.

Ett ringlasergyroskop använder Doppler -principen för att mäta skillnader i laserljusstrålar.År 1842 fann Christian Doppler att frekvensen av ljud verkar annorlunda än en lyssnare om källan till ljudet rör sig.Ljud som rör sig mot en lyssnare verkar högre och att flytta bort verkar lägre i frekvens.Effekten uppstår också med ljus, och ett lasergyroskop använder denna princip eftersom de två strålarna reser på något olika avstånd när gyroskopet flyttas eller lutas, såsom hittas av Sagnac.

Utformningen av ett ringlasergyroskop är normalt en triangel med medTre lika sidor, eller en lika sidig låda.En heliumlaser placeras på ena sidan av triangeln eller lådan, och laserstrålar skickas i motsatta riktningar runt triangeln.Med hjälp av speglar och prismor skickas de två balkarna till en detektor som tittar på både de ljusa och mörka linjerna som bildas av de två strålarna, kallade interferensmönster.Detektorn kan leta efter förändringar i interferensmönstren, som kommer att flytta eller skiftposition om gyroskopet flyttas.

När gyroskopet är jämn, återgår de två laserstrålarna till detektorn vid en känd tidsskillnad och interferensmönstren ärstationär.Att luta ringlasergyroskopet till ena sidan får laserstrålarna att återgå vid något olika tider, och interferensmönstren rör sig med en hastighet som överensstämmer med mängden lutning.Detektorn kan kalibreras för att visa en lutningsmätning för en sväng-och-bankindikator på ett flygplan som används för precisionssvängningar, eller för att vända en kompassriva som används för navigering som kallas en riktningsgyro.

Ring Laser Gyroscope Technology började ersätta mekaniska gyroskop i slutet av 1900 -talet.Före den tiden använde gyroskop hjul med mycket höga hastigheter för att skapa en stabil gyroskopeffekt.Dessa gyroskop krävde tryckluft eller elektricitet för kraft och var föremål för prestationsförluster på grund av mekanisk friktion.Ring -lasergyroskopet har inga rörliga delar, och när kalibrerat kan ge utmärkt noggrannhet med minimal prestationsförlust.

Ett problem med tidiga lasergyroskop var svårigheter att mäta mycket små förändringar i riktning eller lutning.Denna effekt kallas lock-in, och de två laserstrålarna visas vid detektorn samtidigt som ett icke-rörande gyroskop, som felaktigt tolkas som nivå.En metod för att förhindra detta fel, kallad mekanisk dithering, använder en vibrerande fjäder för att flytta detektorn i en specifik hastighet för att förhindra inlåst.En annan metod snurrar gyroskopet i en specifik hastighet för att förhindra de falska nivåmätningarna, även om denna enhet är dyrare att producera.