Лазерний гіроскоп 1
Прилад сам по собі є лазером і складається з активного середовища і резонатора, при роботі відбувається генерація випромінювання в двох направленіях.Работа лазерного гіроскопа заснована на ефекті Саньяка. два променя генеруються в резонаторі лазерного гіроскопа і, якщо прилад обертається, то відбувається генерація хвиль різної частоти для різних напрямків через різної довжини резонатора для різних напрямків обходу, викликаної обертанням. Описати різницю частот в гіроскопі, викликану обертанням, можна за допомогою формули:
де A - площа, що охоплюється променем, L - периметр резонатора, Ω - кутова швидкість обертання гіроскопа, λ - довжина хвилі. [1]
Резонатор лазерного гіроскопа може бути досить складним, але зазвичай це - кільцевої резонатор з трьома або чотирма дзеркалами, резонатор може бути виконаний як моноблочна конструкція, так і складатися з окремих елементів. Часто резонатор виконується в формі трикутника або квадрата. Розмір гіроскопа може бути від декількох сантиметрів до декількох метрів.
Два лазерних промені, що генеруються і посилюються в порожнинах гіроскопа, безперервно циркулюють по резонатору в протилежних напрямках. У лазерному гіроскопі створюється і підтримується стояча хвиля. а її вузли і пучности в ідеальному випадку пов'язані з інерційної системою відліку. Таким чином, положення вузлів і пучностей не змінюється якщо гіроскоп не обертається (в площині кільцевого контуру) щодо інерціальної системи відліку, а при повороті резонатора (корпусу гіроскопа) фотоприймачі вимірюють кут повороту, вважаючи пробігають по ним інтерференційні смуги.
Чутливість лазерного гіроскопа пропорційна площі поверхні, обмежена променями лазера.
Помилки лазерного гіроскопа
При роботі гіроскопа виникають помилки при отриманні сигналу обертання. Помилки зводяться до
- Дрейф нульового сигналу
- Зміна масштабного коефіцієнта
- Наявність зони захоплення
Перші два типи похибок можна пояснити перш за все впливом активного середовища - змінами коефіцієнта заломлення, викликані, наприклад, впливом температури або ефектом Физо-Френеля.
Зона захоплення виникає поблизу нуля вихідний характеристики і не дає можливості реєструвати сигнал при невеликих кутових швидкостях. Цей ефект викликаний впливом зворотного розсіювання. При малих кутових швидкостях відмінність частот випромінювання у зустрічних напрямках невелике і відбувається їх синхронізація, що робить неможливим реєстрацію сигналу. Для подолання цього ефекту необхідно зробити відмінність частот зустрічних хвиль досить великим. Для цих цілей можна використовувати навзамін елемент, магнітооптичні або механічну (віброподвес) частотні підставки.
Крім навігації гіроскоп можна застосовувати для фундаментальних досліджень або вимірювання коливань земної кори (землетруси). Для цих цілей використовуються великі гіроскопи, з периметром в кілька метрів.
Найточніший в світі лазерний гіроскоп побудований в геодезичної обсерваторії Веттцелль, Мюнхенського технічного університету. Він призначений для фіксації найтоншого зміни зміщення земної осі при обертанні. Точність приладу така, що він може вловлювати биття земної осі в частки кутових хвилин.