3.1 Lichtbron

De lichtbron is het startpunt van het optische signaal in glasvezel gyroscoop.zoals SLD- of ASE-lichtbron.

Figuur 3.3 FOG-lichtbron

Het door de bron uitgezonden licht komt eerst in de koppeling terecht, die het licht gelijkmatig in twee stralen splijt en ze afzonderlijk in optische paden leidt (vezeloptiek).het oorspronkelijk eenrichtingsverlichtingstraal wordt toegekend om zowel in de wijzerstijl als in de tegenwijzerstijl te gaan, waardoor de basis wordt gelegd voor een later gebruik van het Sagnac-effect.

3.2 Koppeling

Een glasvezelcoupler is een glasvezelcomponent die is ontworpen om optische signalen te verdelen.met een vermogen van niet meer dan 10 WDeze component kan ofwel signalen van één vezel naar meerdere vezels verspreiden of signalen van meerdere vezels in één vezel combineren.

(1) X-TYpe-koppeling

Figuur 3.4 Optische glasvezelkoppeling

De X-coupler combineert de functies van een splitter en een combinator in één pakket.Vervolgens verzendt het afzonderlijk naar twee uitgangsvezels.Ook bekend als een 2x2 koppeling.

Figuur 3.5 Koppeling van het type X (2x2)

(2) Y-golfgeleider

Een Y-koppelingsgolfgeleider is een soort Y-vormige koppeling met een kenmerkende Y-configuratie.

Het licht van de bron valt op de Y-golfgeleider en wordt door de Y-takgolfgeleider in twee stralen gesplitst.respectievelijkNa een volledige cyclus binnen de vezelspoel worden de bundels door de Y-afdelingsgolfgeleider in één bundel hercombineerd en bereiken ze uiteindelijk de fotodetector.

Naast de functies van het splitsen en combineren van licht, kan de Y-golfgeleider ook de functies van polarisatie en depolarisatie, fase-modulatie enzovoort realiseren.

Figuur 3.6 Multifunktioneel geïntegreerd optisch apparaat van lithiumbismutoxide (Y-golfgeleider)

3.3 Ring met optische vezels

Nadat het licht de 2×2 koppeling is binnengekomen, reist het door een Y-golfgeleider naar de glasvezellus.Wanneer licht zich in de wijzers en tegen de wijzers gelijktijdig binnen de lus verspreidtDe rotatie van de vezels veroorzaakt een licht tijdsverschil tussen de twee bundels, wat resulteert in een faseverschil.vormt het kernmechanisme waarmee glasvezel gyroscopen rotatie-informatie detecteren.

Om kleine rotaties te detecteren, vereisen optische vezels lengtes van honderden of zelfs duizenden meters.het Sagnac-effect laat zien dat de gevoeligheid recht evenredig is met het gebied van het optische padDoor de flexibele vezels meerdere malen te wikkelen, kunnen we dezelfde oppervlakte behouden terwijl de fysieke afmetingen aanzienlijk worden verminderd.

Figuur 3.7 Ring met optische vezels

In glasvezel gyroscopen worden de glasvezels meestal in tientallen, honderden of zelfs meer rondingen gewikkeld.Dit komt doordat het faseverschil dat wordt gegenereerd door het Sagnac-effect afhankelijk is van het effectieve gebied dat door het optische pad wordt omsloten.Door het aantal wikkelturns te vergroten, kan de lichtverspreidingsafstand binnen een beperkt volume aanzienlijk worden verlengd.het versterken van de tijd- en faseverschillen veroorzaakt door rotatie.

Het principe kan eenvoudig worden begrepen als volgt: hoe langer het licht door de vezellus reist, hoe duidelijker het effect van de rotatie wordt.Dit verklaart waarom hoge-precisie vezel gyroscopen meestal langere vezel lussen hebbenDe wikkelkwaliteit van de glasvezellus heeft een directe invloed op de meetnauwkeurigheid van de glasvezelgyroscoop.die gespecialiseerde hoogprecisie wikkelapparatuur vereisenFibre gyroscopen zijn niet alleen gebaseerd op geavanceerde fysische principes, maar vereisen ook uiterst strenge productieprocessen.

FIG. 3.8 Optische glasvezellus

3.4 Foto-elektrische detector

In glasvezel gyroscopen is de fotodetector aan het einde van het optische systeem geplaatst.Zijn primaire functie is het ontvangen van lichtsignalen die door de vezellus worden gereflecteerd en deze omzetten in elektrische signalenAls een apparaat gebaseerd op het foto-elektrisch effect, transformeert de fotodetector optische signalen in elektrische signalen.het maakt het mogelijk om zowel zichtbare als onzichtbare zwakke signalen te detecteren.

Optische interferentie treedt op wanneer twee lichtstralen die zich in de wijzers van de klok en in de tegenwijzers van de klok verspreiden, opnieuw samenkomen in een systeem.waardoor de intensiteit van het interferentielicht varieertFoto-elektrische detectoren maken gebruik van dit fenomeen om kleine intensiteitsvariaties om te zetten in elektrische signalen.Deze detectoren moeten een hoge gevoeligheid hebben om ervoor te zorgen dat de daaropvolgende schakelingen nauwkeurig informatie over de rotatie kunnen vastleggen..

Figuur 3.9 Foto-elektrische detector

3.5 Signalverwerkingscircuit

Het elektrische signaal dat door de foto-elektrische detector wordt uitgezonden, is extreem zwak en kan niet rechtstreeks worden gebruikt.een reeks van signaalverwerkingsstappen is vereist om de definitieve meting van de rotatiehoek snelheid te verkrijgenHet hele proces kan eenvoudig worden onderverdeeld in de volgende stappen:

Ø Voorversterking: Versterkt extreem zwakke elektrische signalen tot een passend niveau voor stabiele verwerking door latere circuits.

Ø Signalconversie en demodulatie: het versterkte elektrische signaal wordt omgezet in een signaal dat door een computer of een digitaal circuit kan worden verwerkt.en de informatie met betrekking tot het optische faseverschil wordt daaruit gehaald.

Ø Beheersing en uitgang: de regelaar berekent de waarde die overeenkomt met de rotatiehoek snelheid op basis van de demodulatie resultaten,en levert het resultaat aan het externe systeem via de output interface.

Figuur 3.10: FOG-signaalverwerkingscircuit (topcircuit board in het diagram)

IV. Samenvatting

Het kenmerkende kenmerk van glasvezel gyroscopen is hun gebruik van licht in plaats van mechanische structuren om rotatie te meten, wat hen duidelijke voordelen biedt in kritieke prestatiemetingen:

Ø Hoge nauwkeurigheid: het systeem meet de rotatie op basis van optische principes, waardoor de afhankelijkheid van mechanische trillingen voor een grotere nauwkeurigheid wordt geëlimineerd.

Ø Stabiele prestaties: Door de afwezigheid van hogesnelheidsmechanische onderdelen in het interieur wordt minimale drift gewaarborgd bij langdurig gebruik.

Ø Uitstekende trillings- en inslagbestendigheid: handhaaft een betrouwbare meetprestatie, zelfs in trillingsomgevingen zoals vliegtuigen en schepen.

Ø Hoge betrouwbaarheid en lange levensduur: optische vezels en componenten vertonen een minimale slijtage, waardoor ze ideaal zijn voor continue werking op lange termijn.

Ondanks hun superieure prestaties zijn glasvezel gyroscopen niet universeel toepasbaar.

Ø De omvang en het gewicht zijn groot: de noodzaak om lange optische vezels te wikkelen maakt miniaturisatie een uitdaging.

Ø Hoge kosten: De kosten stijgen als gevolg van vezelmaterialen, optische componenten en precisieproductieprocessen.

Ø Hoog stroomverbruik: niet ideaal voor micro-apparaten op batterij.

Glasvezel gyroscopen zijn niet bedoeld om alle gyroscopen te vervangen, maar om eerder een cruciale rol te spelen in gebieden die hoge precisie, betrouwbaarheid en aanpassingsvermogen voor het milieu vereisen.In tegenstelling tot conventionele MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) gyroscopen, ze functioneren meer als een 'professionele langeafstandsloper' ¢ waarbij prioriteit wordt gegeven aan stabiliteit en nauwkeurigheid boven extreme miniaturisatie en kosteneffectiviteit, waarbij stilletjes de oriëntatie in de lucht- en ruimtevaart wordt behouden,diepe zee en high-end apparatuur toepassingen.

De volgende keer dat je aan boord gaat van een vliegtuig of je een diepzeezonde voorstelt die autonoom navigeert, denk eraan dat een lichtstraal door een delicate glasvezellus kan rennen.Het gebruikte het subtiele tijdsverschil om onze weg te wijzen..

- Ik weet het niet.