Thành phần cốt lõi của hướng dẫn quán tính:Con quay hồi chuyển sợi quang

Giới thiệu về con quay hồi chuyển sợi quang

Hệ thống dẫn đường quán tính phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác và độ tin cậy của các thành phần cốt lõi của chúng. Một thành phần như vậy đã tăng cường đáng kể khả năng của các hệ thống này là Con quay hồi chuyển sợi quang (FOG). FOG là một cảm biến quan trọng đóng vai trò then chốt trong việc đo vận tốc góc của tàu sân bay với độ chính xác đáng kinh ngạc.

Hoạt động của con quay hồi chuyển sợi quang

FOG hoạt động theo nguyên lý của hiệu ứng Sagnac, bao gồm việc chia một chùm tia laser thành hai đường đi riêng biệt, cho phép nó di chuyển theo các hướng ngược nhau dọc theo một vòng sợi quang cuộn. Khi sóng mang, được nhúng với FOG, quay, sự khác biệt về thời gian di chuyển giữa hai chùm tia tỷ lệ thuận với vận tốc góc của chuyển động quay của sóng mang. Độ trễ thời gian này, được gọi là độ dịch pha Sagnac, sau đó được đo chính xác, cho phép FOG cung cấp dữ liệu chính xác về chuyển động quay của sóng mang.

Nguyên lý của con quay hồi chuyển sợi quang liên quan đến việc phát ra một chùm ánh sáng từ một bộ tách sóng quang. Chùm ánh sáng này đi qua một bộ ghép nối, đi vào từ một đầu và thoát ra từ đầu kia. Sau đó, nó đi qua một vòng lặp quang học. Hai chùm ánh sáng, đến từ các hướng khác nhau, đi vào vòng lặp và hoàn thành một sự chồng chập mạch lạc sau khi quay tròn. Ánh sáng phản xạ lại đi vào một điốt phát quang (LED), được sử dụng để phát hiện cường độ của nó. Mặc dù nguyên lý của con quay hồi chuyển sợi quang có vẻ đơn giản, nhưng thách thức quan trọng nhất nằm ở việc loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng đến độ dài đường quang của hai chùm ánh sáng. Đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất phải đối mặt trong quá trình phát triển con quay hồi chuyển sợi quang.

1：điốt siêu phát quang           2：diode quang điện

3. bộ ghép nguồn sáng           4.khớp nối vòng sợi            5.vòng sợi quang

Ưu điểm của con quay hồi chuyển sợi quang

FOG cung cấp một số lợi thế khiến chúng trở nên vô giá trong các hệ thống dẫn đường quán tính. Chúng nổi tiếng với độ chính xác, độ tin cậy và độ bền đặc biệt. Không giống như con quay hồi chuyển cơ học, FOG không có bộ phận chuyển động, giúp giảm nguy cơ hao mòn. Ngoài ra, chúng có khả năng chống sốc và rung, khiến chúng trở nên lý tưởng cho các môi trường khắc nghiệt như ứng dụng hàng không vũ trụ và quốc phòng.

Tích hợp con quay hồi chuyển sợi quang trong dẫn đường quán tính

Các hệ thống dẫn đường quán tính ngày càng tích hợp FOG do độ chính xác và độ tin cậy cao của chúng. Các con quay hồi chuyển này cung cấp các phép đo vận tốc góc quan trọng cần thiết để xác định chính xác hướng và vị trí. Bằng cách tích hợp FOG vào các hệ thống dẫn đường quán tính hiện có, người vận hành có thể hưởng lợi từ độ chính xác dẫn đường được cải thiện, đặc biệt là trong các tình huống cần độ chính xác cực cao.

Ứng dụng của con quay hồi chuyển sợi quang trong dẫn đường quán tính

Việc đưa FOG vào đã mở rộng ứng dụng của hệ thống dẫn đường quán tính trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong hàng không vũ trụ và hàng không, các hệ thống được trang bị FOG cung cấp các giải pháp dẫn đường chính xác cho máy bay, máy bay không người lái và tàu vũ trụ. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi trong dẫn đường hàng hải, khảo sát địa chất và robot tiên tiến, cho phép các hệ thống này hoạt động với hiệu suất và độ tin cậy được cải thiện.

Các biến thể cấu trúc khác nhau của con quay hồi chuyển sợi quang

Con quay hồi chuyển sợi quang có nhiều cấu hình cấu trúc khác nhau, trong đó cấu hình phổ biến nhất hiện đang đi vào lĩnh vực kỹ thuật làcon quay hồi chuyển sợi quang duy trì phân cực vòng kín. Tại trung tâm của con quay hồi chuyển này làvòng sợi duy trì phân cực, bao gồm các sợi duy trì phân cực và một khung được thiết kế chính xác. Việc xây dựng vòng lặp này bao gồm phương pháp quấn đối xứng bốn lần, bổ sung bằng một loại gel bịt kín độc đáo để tạo thành cuộn dây vòng sợi trạng thái rắn.