Thành phần cốt lõi của hệ thống dẫn đường quán tính:Con quay hồi chuyển sợi quang

Giới thiệu về con quay hồi chuyển sợi quang

Hệ thống định vị quán tính phụ thuộc rất nhiều vào độ chính xác của các thành phần cốt lõi. Một trong những thành phần đã nâng cao 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 phương tiện với độ chính xác đáng kể.

Hoạt động của con quay hồi chuyển quang học

FOG hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng Sagnac, liên quan đến việc tách chùm tia laser thành hai đường dẫn riêng biệt, cho phép chúng di chuyển theo hướng ngược nhau dọc theo một vòng sợi quang cuộn. Khi vật mang, được tích hợp FOG, quay, sự khác biệt về thời gian di chuyển giữa hai chùm tia tỷ lệ thuận với vận tốc góc quay của vật mang. Độ trễ thời gian này, được gọi là độ lệch pha Sagnac, sau đó được đo chính xác, cho phép FOG cung cấp dữ liệu chính xác về sự quay của vật mang.

Nguyên lý hoạt động của con quay hồi chuyển sợi quang bao gồm việc phát ra một chùm tia sáng từ một bộ tách sóng quang. Chùm tia sáng này đi qua một bộ ghép nối, đi vào từ một đầu và đi ra từ đầu kia. Sau đó, nó di chuyển qua một vòng lặp quang học. Hai chùm tia sáng, đến từ các hướng khác nhau, đi vào vòng lặp và tạo thành sự chồng chất kết hợp sau khi đi vòng quanh. Ánh sáng phản xạ trở 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 lớn nhất nằm ở việc loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dài đường đi quang học của hai chùm tia sáng. Đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất gặp phải trong quá trình phát triển con quay hồi chuyển sợi quang.

1: Điốt siêu phát quang           2: điốt cảm biến quang

3. Bộ ghép nguồn sáng           4.bộ ghép vòng quang            5. Vòng sợi quang

Ưu điểm của con quay hồi chuyển sợi quang

Con quay hồi chuyển ma sát (FOG) mang lại nhiều ưu điểm khiến chúng trở nên vô cùng quan trọng trong các hệ thống dẫn đường quán tính. Chúng nổi tiếng về độ chính xác, độ tin cậy và độ bền vượt trội. Không giống như con quay hồi chuyển cơ học, FOG không có bộ phận chuyển động, giảm nguy cơ hao mòn. Ngoài ra, chúng có khả năng chống sốc và rung động, 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 vào hệ thống định vị quán tính.

Các hệ thống dẫn đường quán tính ngày càng tích hợp nhiều con quay hồi chuyển định hướng (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 trong các tình huống cần độ chính xác cực cao.

Ứng dụng của con quay hồi chuyển sợi quang trong định vị quán tính

Việc tích hợp các cảm biến định vị quang học (FOG) đã mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống dẫn đường quán tính trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong ngành hàng không vũ trụ, các hệ thống 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 nâng cao.

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

Con quay hồi chuyển sợi quang có nhiều cấu hình khác nhau, trong đó cấu hình phổ biến nhất hiện đang được ứng dụng trong kỹ thuật là...con quay hồi chuyển sợi quang duy trì phân cực vòng kín. Cốt lõi của con quay hồi chuyển này là...vòng lặp sợi duy trì phân cựcBao gồm các sợi duy trì phân cực và một khung được thiết kế chính xác. Việc chế tạo vòng lặp này sử dụng phương pháp quấn đối xứng bốn chiều, được bổ sung bởi một loại gel bịt kín độc đáo để tạo thành một cuộn dây sợi trạng thái rắn.