Hva er en ring Laser Gyroskop?

March 24  by Eliza

En ring laser gyroskop er et presisjonsinstrument som bruker en laserstråle på reise i to retninger for å måle endringer i vinkel, eller en retning. Gyroskoper brukes i navigasjonssystemer for fly og skip, og for styringssystemer i raketter og presisjonsvåpen. Prinsippet om å bruke lys til å måle endringer i retning er basert på forskning av den franske vitenskapsmannen Georges Sagnac utført i 1913.

Gyroskoper bruker prinsippet for treghet til å bestemme retningen eller posisjonsendringer. En spinnende gyroskop hjulet ønsker å forbli i en stilling og vil motstå å bli slått. Dette kan demonstreres ved en snurrebass som vil motstå å bli skjøvet til side, eller forsøker å slå en spinnende sykkel hjulet til den ene siden.

Et ringlasergyroskop gjør bruk av doppler-prinsippet til å måle forskjeller i laser lysstråler. I 1842, Christian Doppler funnet at frekvensen på lyden synes forskjellig fra en lytter når lydkilden beveger seg. Høres beveger seg mot en lytter vises høyere, og beveger seg bort synes lavere i frekvens. Effekten kommer også med lys, og en laser gyroskop utnytter dette prinsippet fordi de to bjelker reise på litt forskjellige avstander når gyroskopet flyttes eller skrå, som funnet av Sagnac.

Utformingen av et ringlasergyroskop er normalt en trekant med tre like store sider, eller en likeverdig idet boks. En helium laser er plassert på en side av trekanten eller boks, og laserstråler sendes i motsatte retninger rundt trekanten. Ved hjelp av speil og prismer, blir de to stråler sendt til en detektor som ser på både lyse og mørke linjer som dannes av de to stråler, kalles interferensmønstre. Detektoren kan se på endringer i interferensmønstre, som vil flytte eller skifte stilling dersom gyroskopet blir beveget.

Når gyroskopet er i vater, de to laserstråler tilbake til detektoren ved en kjent tidsforskjell, og interferensmønstre er stasjonære. Vippe ringlasergyroskop til den ene side fører til at laserstråler for å gå tilbake til litt forskjellige tider, og interferensmønster beveger seg med en hastighet i overensstemmelse med den maksimale høyden. Detektoren kan kalibreres for å vise et tilt måling for en turn-og-bank indikator på et fly som brukes til presisjon svinger, eller å slå et kompass dial brukes til navigering kalt en retnings gyro.

Ring laser gyroskopteknologi begynte å erstatte mekaniske gyroskoper i slutten av det 20. århundre. Før den tid, til Gyroskoper brukte Hjulene spant ved svært høye hastigheter skape en stabil gyroskop effekt. Disse gyroskoper nødvendig komprimert luft eller elektrisitet for makt, og var gjenstand for ytelse tap på grunn av mekanisk friksjon. Ringen laser gyroskop har ingen bevegelige deler, og når den er kalibrert kan gi utmerket nøyaktighet med minimal ytelse tap.

Et problem med tidlige laser gyroskoper var vanskeligheter med å måle svært små endringer i retning eller tilt. Denne effekten kalles lock-in, og de to laserstråler vises ved detektoren ved samme tidsintervallet som en bevegelse som ikke gyroskop, som er feilaktig tolkes som å være plan. En metode for å unngå denne feil, kalt mekanisk rystelses, benytter en vibrerende fjær for å bevege detektoren ved en bestemt hastighet for å forhindre innlåsing. En annen fremgangsmåte spinner gyroskopet ved en bestemt hastighet for å hindre at falsk nivåmåling, selv om denne enhet er mer kostbart å produsere.

  • Et ringlasergyroskop blir brukt til å måle laserstråler.