Che cosa è un anello laser giroscopio?

Un giroscopio laser ad anello è uno strumento di precisione che utilizza un raggio laser viaggia in due direzioni per misurare le variazioni dell'angolo, o una direzione. Giroscopi sono impiegati nei sistemi di navigazione per aerei e navi, e per i sistemi di orientamento in missili e armi di precisione. Il principio di utilizzare la luce per misurare i cambiamenti di direzione si basano su ricerche dallo scienziato francese Georges Sagnac eseguita nel 1913.

Giroscopi utilizzano il principio di inerzia per determinare la direzione o cambiamenti di posizione. Una ruota giroscopio filatura vuole rimanere in una posizione e resisterà essere trasformato. Questo può essere dimostrata una trottola che resisterà essere spinto da un lato, o il tentativo di trasformare una ruota di bicicletta di filatura da un lato.

Un giroscopio laser ad anello fa uso del principio Doppler per misurare differenze di fasci di luce laser. Nel 1842, Christian Doppler trovato che la frequenza del suono appare diverso da un ascoltatore se la sorgente del suono si muove. Sembra muoversi verso un ascoltatore apparire più alto, e allontanandosi apparire più bassa frequenza. L'effetto si verifica anche con la luce, e un giroscopio laser utilizza questo principio perché i due fasci viaggiano a leggermente diverse distanze quando il giroscopio è spostato o inclinato, come si trova dalla Sagnac.

La progettazione di un giroscopio laser ad anello è normalmente un triangolo con tre lati uguali, o una scatola lati uguali. Un laser elio viene posizionato su un lato del triangolo o scatola, e fasci laser sono trasmessi in direzioni opposte intorno al triangolo. Utilizzando specchi e prismi, i due fasci vengono inviati a un rivelatore che guarda la luce e linee scure formate dai due fasci, chiamato modelli di interferenza. Il rivelatore può cercare cambiamenti nei modelli di interferenza, che si muova o spostare la posizione se il giroscopio viene spostato.

Quando il giroscopio è di livello, i due raggi laser ritornano al rilevatore ad una differenza di tempo noto, e le figure di interferenza sono fermi. Inclinando il Giroscopio ottico su un lato provoca i raggi laser di ritornare in tempi leggermente diversi, e le figure di interferenza muovono ad una velocità coerente con la quantità di inclinazione. Il rivelatore può essere calibrato per mostrare una misura di inclinazione per un indicatore di turn-and-bank su un aeromobile utilizzato per la precisione si trasforma, o per trasformare un quadrante bussola utilizzata per la navigazione chiamato giroscopio direzionale.

Tecnologia laser giroscopio Anello ha iniziato a sostituire giroscopi meccanici nel tardo 20 ° secolo. Prima di questo tempo, giroscopi utilizzati ruote filate a velocità molto elevate per creare un effetto stabile giroscopio. Questi giroscopi necessari aria compressa o elettricità per il potere, e sono stati oggetto di perdite di prestazioni a causa di attriti meccanici. Il giroscopio laser ad anello ha parti in movimento, e, una volta calibrato può dare un'eccellente precisione con una minima perdita di prestazioni.

Un problema con giroscopi laser primi era difficoltà di misurare molto piccoli cambiamenti di direzione o inclinazione. Questo effetto è chiamato lock-in, e le due raggi laser appaiono al rivelatore allo stesso incremento di tempo come un giroscopio non in movimento, che viene erroneamente interpretata come livello. Un metodo per impedire questo errore, chiamato dithering meccanica, utilizza una molla vibrante per spostare il sensore a un tasso specifico per prevenire lock-in. Un altro metodo gira il giroscopio a un tasso specifico per prevenire le misure di livello falsi, se l'unità è più costoso da produrre.

  • Un giroscopio laser ad anello viene utilizzato per misurare raggi laser.