慣性誘導のコアコンポーネント:光ファイバージャイロスコープ

光ファイバージャイロスコープの紹介

慣性航法システムは、そのコアコンポーネントの精度と精度に大きく依存しています。これらのシステムの機能を大幅に強化したコンポーネントの 1 つが光ファイバー ジャイロスコープ (FOG) です。FOG は、キャリアの角速度を驚くべき精度で測定する上で極めて重要な役割を果たす重要なセンサーです。

光ファイバージャイロスコープの操作

FOG は、レーザー ビームを 2 つの別々の経路に分割し、コイル状の光ファイバー ループに沿って反対方向に進むことを可能にするサニャック効果の原理に基づいて動作します。FOG が埋め込まれたキャリアが回転すると、2 つのビーム間の移動時間の差はキャリアの回転の角速度に比例します。サニャック位相シフトとして知られるこの時間遅延が正確に測定され、FOG がキャリアの回転に関する正確なデータを提供できるようになります。

光ファイバージャイロスコープの原理には、光検出器からの光ビームの放射が含まれます。この光ビームはカプラーを通過し、一方の端から入射し、もう一方の端から出射します。その後、光ループを通過します。異なる方向から来る 2 つの光線がループに入り、一周した後にコヒーレントな重ね合わせを完了します。戻ってきた光は発光ダイオード (LED) に再入し、その強度を検出するために使用されます。光ファイバージャイロスコープの原理は単純そうに見えますが、最も重要な課題は、2 つの光ビームの光路長に影響を与える要因を排除することにあります。これは、光ファイバー ジャイロスコープの開発において直面する最も重要な問題の 1 つです。

1：スーパールミネッセントダイオード           2：受光ダイオード

3.光源カプラー           4.ファイバーリングカプラー            5.光ファイバーリング

光ファイバージャイロスコープの利点

FOG には、慣性航法システムにおいて非常に貴重なものとなるいくつかの利点があります。これらは、その卓越した精度、信頼性、耐久性で知られています。機械式ジャイロとは異なり、FOG には可動部品がないため、磨耗のリスクが軽減されます。さらに、衝撃や振動にも強いため、航空宇宙や防衛用途などの要求の厳しい環境に最適です。

慣性航法における光ファイバージャイロスコープの統合

慣性航法システムには、精度と信頼性の高さから FOG が組み込まれることが増えています。これらのジャイロスコープは、方向と位置を正確に決定するために必要な重要な角速度測定を提供します。FOG を既存の慣性航法システムに統合することにより、オペレーターは、特に極度の精度が必要な状況において、航法精度の向上による恩恵を受けることができます。

慣性航法における光ファイバージャイロスコープの応用

FOG を組み込むことで、慣性航法システムの用途がさまざまな領域に拡大されました。航空宇宙および航空分野では、FOG 搭載システムは航空機、ドローン、宇宙船に正確なナビゲーション ソリューションを提供します。また、海上航行、地質調査、高度なロボット工学にも広く使用されており、これらのシステムのパフォーマンスと信頼性が向上して動作することが可能になります。

光ファイバージャイロスコープのさまざまな構造バリエーション

光ファイバージャイロスコープにはさまざまな構造構成がありますが、現在エンジニアリングの領域に入っている主なものは、閉ループ偏波保持光ファイバージャイロスコープ。このジャイロスコープの中心となるのは、偏波保持ファイバーループ、偏波保持ファイバーと正確に設計されたフレームワークで構成されています。このループの構造には 4 回対称の巻線方法が含まれており、独自のシーリング ゲルで補完されてソリッドステート ファイバー ループ コイルを形成します。