Wie funktioniert das Ringlasergyroskop?
2023-01-12
Kreisel werden allgemein als Laserkreisel, faseroptische Kreisel, mikromechanische Kreisel und piezoelektrische Kreisel klassifiziert. Dies sind elektronische Gyroskope, die zusammen mit GPS, Reluktanzchips und Beschleunigungsmessern in Trägheitsnavigationssteuersysteme eingebaut werden können.
Moderne faseroptische Kreisel umfassen Interferenzkreisel und Resonanzkreisel, die beide gemäß der Theorie von Segnick entwickelt wurden. Der Kern von Segnicks Theorie lautet: Wenn sich ein Lichtstrahl durch einen kreisförmigen Kanal bewegt und der Kanal selbst eine Rotationsgeschwindigkeit hat, dauert es länger, bis sich der Strahl in die Richtung bewegt, in der sich der Kanal dreht, als in der entgegengesetzten Richtung.
Das heißt, wenn sich die optische Schleife dreht, ändert sich der optische Weg der optischen Schleife in verschiedene Richtungen relativ zu dem optischen Weg der ruhenden Schleife. Unter Verwendung dieser Änderung des optischen Wegs kann, wenn die Interferenz zwischen dem Licht, das sich in verschiedene Richtungen ausbreitet, erzeugt wird, um die Rotationsgeschwindigkeit der Schleife zu messen, ein Fasergyroskop vom Interferenztyp hergestellt werden. Wenn die Interferenz zwischen dem in der Schleife zirkulierenden Licht realisiert wird, indem diese Änderung im optischen Pfad der Schleife verwendet wird, d resonantes faseroptisches Gyroskop.
Das Prinzip des Ringlasergyroskops besteht darin, die optische Wegdifferenz zur Messung der Drehwinkelgeschwindigkeit (Sagnac-Effekt) zu verwenden. In dem geschlossenen optischen Weg kann die Rotationswinkelgeschwindigkeit des geschlossenen optischen Wegs gemessen werden, indem die Änderung der Phasendifferenz oder der Interferenzstreifen erfasst werden, wenn zwei Lichtstrahlen, die im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn von derselben Lichtquelle gesendet werden, gesendet werden. Die Grundkomponente eines Lasergyroskops ist ein Ringlaser. Der Ringlaser besteht aus einem geschlossenen Strahlengang aus dreieckigem oder quadratischem Quarz mit einer oder mehreren Röhren, die ein Gasgemisch (Helium-Neon-Gas) enthalten, zwei lichtundurchlässigen Spiegeln und einem halbdurchlässigen Spiegel. Ein Gasgemisch wird durch eine Hochfrequenz-Stromversorgung oder eine Gleichstromversorgung angeregt, um einen einfarbigen Laser zu erzeugen. Um die Schleifenresonanz aufrechtzuerhalten, sollte der Schleifenumfang ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge der Lichtwelle sein. Ein halbdurchlässiger Spiegel wird verwendet, um den Laser in die Schleife zu exportieren, durch den Spiegel, um zwei entgegengesetzt übertragene Laserinterferenzen zu erzeugen, durch den Fotodetektor und den Ein- und Ausgangswinkel des Schaltkreises proportional zum digitalen Signal.
Moderne faseroptische Kreisel umfassen Interferenzkreisel und Resonanzkreisel, die beide gemäß der Theorie von Segnick entwickelt wurden. Der Kern von Segnicks Theorie lautet: Wenn sich ein Lichtstrahl durch einen kreisförmigen Kanal bewegt und der Kanal selbst eine Rotationsgeschwindigkeit hat, dauert es länger, bis sich der Strahl in die Richtung bewegt, in der sich der Kanal dreht, als in der entgegengesetzten Richtung.
Das heißt, wenn sich die optische Schleife dreht, ändert sich der optische Weg der optischen Schleife in verschiedene Richtungen relativ zu dem optischen Weg der ruhenden Schleife. Unter Verwendung dieser Änderung des optischen Wegs kann, wenn die Interferenz zwischen dem Licht, das sich in verschiedene Richtungen ausbreitet, erzeugt wird, um die Rotationsgeschwindigkeit der Schleife zu messen, ein Fasergyroskop vom Interferenztyp hergestellt werden. Wenn die Interferenz zwischen dem in der Schleife zirkulierenden Licht realisiert wird, indem diese Änderung im optischen Pfad der Schleife verwendet wird, d resonantes faseroptisches Gyroskop.
Das Prinzip des Ringlasergyroskops besteht darin, die optische Wegdifferenz zur Messung der Drehwinkelgeschwindigkeit (Sagnac-Effekt) zu verwenden. In dem geschlossenen optischen Weg kann die Rotationswinkelgeschwindigkeit des geschlossenen optischen Wegs gemessen werden, indem die Änderung der Phasendifferenz oder der Interferenzstreifen erfasst werden, wenn zwei Lichtstrahlen, die im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn von derselben Lichtquelle gesendet werden, gesendet werden. Die Grundkomponente eines Lasergyroskops ist ein Ringlaser. Der Ringlaser besteht aus einem geschlossenen Strahlengang aus dreieckigem oder quadratischem Quarz mit einer oder mehreren Röhren, die ein Gasgemisch (Helium-Neon-Gas) enthalten, zwei lichtundurchlässigen Spiegeln und einem halbdurchlässigen Spiegel. Ein Gasgemisch wird durch eine Hochfrequenz-Stromversorgung oder eine Gleichstromversorgung angeregt, um einen einfarbigen Laser zu erzeugen. Um die Schleifenresonanz aufrechtzuerhalten, sollte der Schleifenumfang ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge der Lichtwelle sein. Ein halbdurchlässiger Spiegel wird verwendet, um den Laser in die Schleife zu exportieren, durch den Spiegel, um zwei entgegengesetzt übertragene Laserinterferenzen zu erzeugen, durch den Fotodetektor und den Ein- und Ausgangswinkel des Schaltkreises proportional zum digitalen Signal.
