Con quay vòng Laser hoạt động như thế nào?
2023-01-12
Con quay hồi chuyển thường được phân loại là con quay laser, con quay sợi quang, con quay vi cơ và con quay áp điện. Đây là những con quay hồi chuyển điện tử có thể được chế tạo cùng với GPS, chip miễn cưỡng và gia tốc kế thành hệ thống điều khiển điều hướng quán tính.
Con quay sợi quang hiện đại bao gồm con quay giao thoa và con quay cộng hưởng, cả hai đều được phát triển theo lý thuyết của Segnick. Ý chính của lý thuyết Segnick là: khi một chùm ánh sáng truyền qua một kênh tròn, nếu bản thân kênh đó có tốc độ quay, thì chùm tia đó sẽ mất nhiều thời gian hơn để truyền theo hướng mà kênh đang quay hơn là để truyền theo hướng đó. theo hướng ngược lại.
Điều đó có nghĩa là, khi vòng quang quay, đường quang của vòng quang thay đổi theo các hướng khác nhau so với đường quang của vòng ở trạng thái nghỉ. Bằng cách sử dụng sự thay đổi này trong đường quang học, nếu sự giao thoa giữa ánh sáng tiến theo các hướng khác nhau được tạo ra để đo tốc độ quay của vòng lặp, thì có thể sản xuất con quay hồi chuyển sợi quang loại giao thoa. Nếu nhận ra sự giao thoa giữa ánh sáng lưu thông trong vòng lặp bằng cách sử dụng sự thay đổi này trong đường quang của vòng lặp, nghĩa là bằng cách điều chỉnh tần số cộng hưởng của vòng sợi quang và sau đó đo tốc độ quay của vòng lặp, Bạn có thể thực hiện một con quay sợi quang cộng hưởng.
Nguyên lý của Ring Laser Gyroscope là sử dụng hiệu ứng quang học để đo vận tốc góc quay (hiệu ứng Sagnac). Trong đường quang học kín, có thể đo vận tốc góc quay của đường quang học kín bằng cách phát hiện sự thay đổi của độ lệch pha hoặc vân giao thoa khi hai chùm ánh sáng truyền theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ từ cùng một nguồn sáng được truyền đi. Thành phần cơ bản của con quay laser là tia laser vòng. Laser vòng bao gồm một đường quang học khép kín làm bằng thạch anh hình tam giác hoặc hình vuông, với một hoặc nhiều ống chứa hỗn hợp khí (khí helium-neon), hai gương mờ đục và gương bán trong suốt. Một hỗn hợp khí được kích thích bằng nguồn điện tần số cao hoặc nguồn điện một chiều để tạo ra tia laser một màu. Để duy trì cộng hưởng vòng lặp, chu vi vòng lặp phải là bội số nguyên của bước sóng của sóng ánh sáng. Một gương bán trong suốt được sử dụng để xuất tia laser sang vòng lặp, qua gương để tạo ra hai giao thoa laser truyền ngược chiều nhau, thông qua bộ tách sóng quang và góc đầu vào và đầu ra của mạch tỷ lệ thuận với tín hiệu kỹ thuật số.
Con quay sợi quang hiện đại bao gồm con quay giao thoa và con quay cộng hưởng, cả hai đều được phát triển theo lý thuyết của Segnick. Ý chính của lý thuyết Segnick là: khi một chùm ánh sáng truyền qua một kênh tròn, nếu bản thân kênh đó có tốc độ quay, thì chùm tia đó sẽ mất nhiều thời gian hơn để truyền theo hướng mà kênh đang quay hơn là để truyền theo hướng đó. theo hướng ngược lại.
Điều đó có nghĩa là, khi vòng quang quay, đường quang của vòng quang thay đổi theo các hướng khác nhau so với đường quang của vòng ở trạng thái nghỉ. Bằng cách sử dụng sự thay đổi này trong đường quang học, nếu sự giao thoa giữa ánh sáng tiến theo các hướng khác nhau được tạo ra để đo tốc độ quay của vòng lặp, thì có thể sản xuất con quay hồi chuyển sợi quang loại giao thoa. Nếu nhận ra sự giao thoa giữa ánh sáng lưu thông trong vòng lặp bằng cách sử dụng sự thay đổi này trong đường quang của vòng lặp, nghĩa là bằng cách điều chỉnh tần số cộng hưởng của vòng sợi quang và sau đó đo tốc độ quay của vòng lặp, Bạn có thể thực hiện một con quay sợi quang cộng hưởng.
Nguyên lý của Ring Laser Gyroscope là sử dụng hiệu ứng quang học để đo vận tốc góc quay (hiệu ứng Sagnac). Trong đường quang học kín, có thể đo vận tốc góc quay của đường quang học kín bằng cách phát hiện sự thay đổi của độ lệch pha hoặc vân giao thoa khi hai chùm ánh sáng truyền theo chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ từ cùng một nguồn sáng được truyền đi. Thành phần cơ bản của con quay laser là tia laser vòng. Laser vòng bao gồm một đường quang học khép kín làm bằng thạch anh hình tam giác hoặc hình vuông, với một hoặc nhiều ống chứa hỗn hợp khí (khí helium-neon), hai gương mờ đục và gương bán trong suốt. Một hỗn hợp khí được kích thích bằng nguồn điện tần số cao hoặc nguồn điện một chiều để tạo ra tia laser một màu. Để duy trì cộng hưởng vòng lặp, chu vi vòng lặp phải là bội số nguyên của bước sóng của sóng ánh sáng. Một gương bán trong suốt được sử dụng để xuất tia laser sang vòng lặp, qua gương để tạo ra hai giao thoa laser truyền ngược chiều nhau, thông qua bộ tách sóng quang và góc đầu vào và đầu ra của mạch tỷ lệ thuận với tín hiệu kỹ thuật số.
