Ring Laser Gyroscope ทำงานอย่างไร
2023-01-12
ไจโรสโคปโดยทั่วไปจัดประเภทเป็นไจโรเลเซอร์, ไจโรไฟเบอร์ออปติก, ไจโรเชิงกลขนาดเล็ก และไจโรเพียโซอิเล็กทริก เหล่านี้คือไจโรสโคปแบบอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถสร้างขึ้นร่วมกับ GPS, ชิปแบบฝืนใจ และมาตรความเร่งในระบบควบคุมการนำทางเฉื่อย
ไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกสมัยใหม่ประกอบด้วยไจโรสโคปแบบสอดแทรกและไจโรสโคปแบบเรโซแนนต์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ได้รับการพัฒนาตามทฤษฎีของ Segnick สาระสำคัญของทฤษฎี Segnick คือ: เมื่อลำแสงเดินทางผ่านช่องวงกลม ถ้าช่องมีความเร็วในการหมุน ลำแสงจะต้องใช้เวลามากในการเคลื่อนที่ไปตามทิศทางที่ช่องหมุนมากกว่าที่จะเคลื่อนที่ใน ทิศทางตรงกันข้าม
กล่าวคือ ขณะที่ออปติคัลลูปหมุน เส้นทางออปติคัลของลูปออปติคัลจะเปลี่ยนไปในทิศทางต่างๆ ที่สัมพันธ์กับเส้นทางออปติคัลของลูปที่เหลือ เมื่อใช้การเปลี่ยนแปลงนี้ในเส้นทางออปติก หากเกิดการรบกวนระหว่างแสงที่เคลื่อนไปในทิศทางต่างๆ เพื่อวัดความเร็วในการหมุนของลูป ไจโรสโคปไฟเบอร์ชนิดการรบกวนจะสามารถผลิตขึ้นได้ หากเกิดการรบกวนระหว่างแสงที่หมุนเวียนในลูปโดยใช้การเปลี่ยนแปลงนี้ในเส้นทางแสงของลูป กล่าวคือ โดยการปรับความถี่เรโซแนนซ์ของลูปใยแก้วนำแสง จากนั้นวัดความเร็วการหมุนของลูป คุณสามารถสร้าง ไจโรสโคปใยแก้วนำแสงเรโซแนนซ์
หลักการของ Ring Laser Gyroscope คือการใช้ความแตกต่างของเส้นทางแสงเพื่อวัดความเร็วเชิงมุมในการหมุน (เอฟเฟกต์ Sagnac) ในเส้นทางแสงแบบปิด ความเร็วเชิงมุมการหมุนของเส้นทางแสงแบบปิดสามารถวัดได้โดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความแตกต่างของเฟสหรือขอบสัญญาณรบกวน เมื่อมีการส่งลำแสงสองลำตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน ส่วนประกอบพื้นฐานของเลเซอร์ไจโรสโคปคือเลเซอร์วงแหวน เลเซอร์วงแหวนประกอบด้วยเส้นทางแสงแบบปิดที่ทำจากควอตซ์รูปสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม โดยมีหลอดหนึ่งหลอดหรือมากกว่าที่มีส่วนผสมของก๊าซ (ก๊าซฮีเลียม-นีออน) กระจกทึบแสงสองบาน และกระจกกึ่งโปร่งใสหนึ่งบาน ส่วนผสมของก๊าซถูกกระตุ้นโดยแหล่งจ่ายไฟความถี่สูงหรือแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อผลิตเลเซอร์สีเดียว เพื่อรักษาเสียงสะท้อนของลูป เส้นรอบวงของลูปควรเป็นผลคูณของความยาวคลื่นของคลื่นแสง กระจกกึ่งโปร่งใสใช้เพื่อส่งออกเลเซอร์ไปยังลูป ผ่านกระจกเพื่อสร้างการรบกวนด้วยเลเซอร์ที่ส่งตรงข้ามกัน 2 ชุด ผ่านตัวตรวจจับแสงและมุมอินพุตและเอาท์พุตของวงจรตามสัดส่วนของสัญญาณดิจิทัล
ไจโรสโคปไฟเบอร์ออปติกสมัยใหม่ประกอบด้วยไจโรสโคปแบบสอดแทรกและไจโรสโคปแบบเรโซแนนต์ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ได้รับการพัฒนาตามทฤษฎีของ Segnick สาระสำคัญของทฤษฎี Segnick คือ: เมื่อลำแสงเดินทางผ่านช่องวงกลม ถ้าช่องมีความเร็วในการหมุน ลำแสงจะต้องใช้เวลามากในการเคลื่อนที่ไปตามทิศทางที่ช่องหมุนมากกว่าที่จะเคลื่อนที่ใน ทิศทางตรงกันข้าม
กล่าวคือ ขณะที่ออปติคัลลูปหมุน เส้นทางออปติคัลของลูปออปติคัลจะเปลี่ยนไปในทิศทางต่างๆ ที่สัมพันธ์กับเส้นทางออปติคัลของลูปที่เหลือ เมื่อใช้การเปลี่ยนแปลงนี้ในเส้นทางออปติก หากเกิดการรบกวนระหว่างแสงที่เคลื่อนไปในทิศทางต่างๆ เพื่อวัดความเร็วในการหมุนของลูป ไจโรสโคปไฟเบอร์ชนิดการรบกวนจะสามารถผลิตขึ้นได้ หากเกิดการรบกวนระหว่างแสงที่หมุนเวียนในลูปโดยใช้การเปลี่ยนแปลงนี้ในเส้นทางแสงของลูป กล่าวคือ โดยการปรับความถี่เรโซแนนซ์ของลูปใยแก้วนำแสง จากนั้นวัดความเร็วการหมุนของลูป คุณสามารถสร้าง ไจโรสโคปใยแก้วนำแสงเรโซแนนซ์
หลักการของ Ring Laser Gyroscope คือการใช้ความแตกต่างของเส้นทางแสงเพื่อวัดความเร็วเชิงมุมในการหมุน (เอฟเฟกต์ Sagnac) ในเส้นทางแสงแบบปิด ความเร็วเชิงมุมการหมุนของเส้นทางแสงแบบปิดสามารถวัดได้โดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความแตกต่างของเฟสหรือขอบสัญญาณรบกวน เมื่อมีการส่งลำแสงสองลำตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกาจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน ส่วนประกอบพื้นฐานของเลเซอร์ไจโรสโคปคือเลเซอร์วงแหวน เลเซอร์วงแหวนประกอบด้วยเส้นทางแสงแบบปิดที่ทำจากควอตซ์รูปสามเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยม โดยมีหลอดหนึ่งหลอดหรือมากกว่าที่มีส่วนผสมของก๊าซ (ก๊าซฮีเลียม-นีออน) กระจกทึบแสงสองบาน และกระจกกึ่งโปร่งใสหนึ่งบาน ส่วนผสมของก๊าซถูกกระตุ้นโดยแหล่งจ่ายไฟความถี่สูงหรือแหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อผลิตเลเซอร์สีเดียว เพื่อรักษาเสียงสะท้อนของลูป เส้นรอบวงของลูปควรเป็นผลคูณของความยาวคลื่นของคลื่นแสง กระจกกึ่งโปร่งใสใช้เพื่อส่งออกเลเซอร์ไปยังลูป ผ่านกระจกเพื่อสร้างการรบกวนด้วยเลเซอร์ที่ส่งตรงข้ามกัน 2 ชุด ผ่านตัวตรวจจับแสงและมุมอินพุตและเอาท์พุตของวงจรตามสัดส่วนของสัญญาณดิจิทัล
