फाइबर ऑप्टिक जाइरो

फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप फाइबर कोणीय वेग सेंसर है, जो विभिन्न फाइबर ऑप्टिक सेंसरों में सबसे आशाजनक है। फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप, रिंग लेजर जाइरोस्कोप की तरह, इसमें कोई यांत्रिक गतिमान भाग नहीं, कोई वार्म-अप समय नहीं, असंवेदनशील त्वरण, विस्तृत गतिशील रेंज, डिजिटल आउटपुट और छोटे आकार के फायदे हैं। इसके अलावा, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप रिंग लेजर जाइरोस्कोप की उच्च लागत और अवरुद्ध घटना जैसी घातक कमियों को भी दूर करता है। इसलिए, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप को कई देशों द्वारा महत्व दिया जाता है। पश्चिमी यूरोप में छोटे बैचों में कम परिशुद्धता वाले नागरिक फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का उत्पादन किया गया है। यह अनुमान लगाया गया है कि 1994 में, अमेरिकी जाइरोस्कोप बाजार में फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की बिक्री 49% तक पहुंच जाएगी, और केबल जाइरोस्कोप दूसरा स्थान लेगा (बिक्री का 35% हिस्सा)।

फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का कार्य सिद्धांत सैग्नैक प्रभाव पर आधारित है। सैग्नैक प्रभाव, जड़त्वीय स्थान के सापेक्ष घूमते हुए एक बंद-लूप ऑप्टिकल पथ में प्रकाश के प्रसार का एक सामान्य संबंधित प्रभाव है, अर्थात, एक ही बंद ऑप्टिकल पथ में एक ही प्रकाश स्रोत से उत्सर्जित समान विशेषताओं वाले प्रकाश की दो किरणें विपरीत दिशाओं में फैलती हैं। . अंत में उसी पहचान बिंदु पर विलीन हो जाएं।
यदि बंद ऑप्टिकल पथ के तल के लंबवत अक्ष के चारों ओर जड़त्वीय स्थान के सापेक्ष घूर्णन का कोणीय वेग है, तो आगे और पीछे की दिशाओं में प्रकाश किरणों द्वारा तय किया गया ऑप्टिकल पथ भिन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप ऑप्टिकल पथ में अंतर होता है, और ऑप्टिकल पथ अंतर घूर्णन के कोणीय वेग के समानुपाती होता है। . इसलिए, जब तक ऑप्टिकल पथ अंतर और संबंधित चरण अंतर की जानकारी ज्ञात है, घूर्णी कोणीय वेग प्राप्त किया जा सकता है।

इलेक्ट्रोमैकेनिकल जाइरोस्कोप या लेजर जाइरोस्कोप की तुलना में, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:
(1) कुछ हिस्से, उपकरण दृढ़ और स्थिर है, और इसमें प्रभाव और त्वरण के लिए मजबूत प्रतिरोध है;
(2) कुंडलित फाइबर लंबा होता है, जो लेज़र जाइरोस्कोप की तुलना में परिमाण के कई आदेशों तक पहचान संवेदनशीलता और रिज़ॉल्यूशन में सुधार करता है;
(3) इसमें कोई यांत्रिक ट्रांसमिशन भाग नहीं है, और पहनने की कोई समस्या नहीं है, इसलिए इसकी लंबी सेवा जीवन है;
(4) एकीकृत ऑप्टिकल सर्किट तकनीक को अपनाना आसान है, सिग्नल स्थिर है, और इसे सीधे डिजिटल आउटपुट के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और कंप्यूटर इंटरफ़ेस से जोड़ा जा सकता है;
(5) ऑप्टिकल फाइबर की लंबाई या कुंडल में प्रकाश के चक्रीय प्रसार की संख्या को बदलकर, विभिन्न परिशुद्धताएं प्राप्त की जा सकती हैं और एक विस्तृत गतिशील रेंज प्राप्त की जा सकती है;
(6) सुसंगत बीम का प्रसार समय कम होता है, इसलिए सिद्धांत रूप में इसे पहले से गरम किए बिना तुरंत शुरू किया जा सकता है;
(7) इसका उपयोग रिंग लेजर जाइरोस्कोप के साथ मिलकर विभिन्न जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों के सेंसर बनाने के लिए किया जा सकता है, विशेष रूप से स्ट्रैप-डाउन जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों के सेंसर;
(8) सरल संरचना, कम कीमत, छोटा आकार और हल्का वजन।

वर्गीकरण
कार्य सिद्धांत के अनुसार:
इंटरफेरोमेट्रिक फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप (आई-एफओजी), फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की पहली पीढ़ी, वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। यह SAGNAC प्रभाव को बढ़ाने के लिए मल्टी-टर्न ऑप्टिकल फाइबर कॉइल का उपयोग करता है। मल्टी-टर्न सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर कॉइल से बना एक डुअल-बीम टोरॉयडल इंटरफेरोमीटर उच्च सटीकता प्रदान कर सकता है और अनिवार्य रूप से समग्र संरचना को और अधिक जटिल बना देगा;
रेजोनेंट फाइबर ऑप्टिक जायरोस्कोप (आर-एफओजी) दूसरी पीढ़ी का फाइबर ऑप्टिक जायरोस्कोप है। यह सटीकता में सुधार के लिए SAGNAC प्रभाव और चक्रीय प्रसार को बढ़ाने के लिए एक रिंग रेज़ोनेटर का उपयोग करता है। इसलिए, इसमें छोटे रेशों का उपयोग किया जा सकता है। आर-एफओजी को गुंजयमान गुहा के अनुनाद प्रभाव को बढ़ाने के लिए एक मजबूत सुसंगत प्रकाश स्रोत का उपयोग करने की आवश्यकता होती है, लेकिन मजबूत सुसंगत प्रकाश स्रोत कई परजीवी प्रभाव भी लाता है। इन परजीवी प्रभावों को कैसे ख़त्म किया जाए यह वर्तमान में मुख्य तकनीकी बाधा है।
स्टिम्युलेटेड ब्रिलोइन स्कैटरिंग फाइबर ऑप्टिक जायरोस्कोप (बी-एफओजी), तीसरी पीढ़ी का फाइबर ऑप्टिक जायरोस्कोप पिछली दो पीढ़ियों की तुलना में एक सुधार है, और यह अभी भी सैद्धांतिक अनुसंधान चरण में है।
ऑप्टिकल सिस्टम की संरचना के अनुसार: एकीकृत ऑप्टिकल प्रकार और ऑल-फाइबर प्रकार फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप।
संरचना के अनुसार: एकल-अक्ष और बहु-अक्ष फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप।
लूप प्रकार के अनुसार: ओपन लूप फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप और बंद लूप फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप।

1976 में इसकी शुरूआत के बाद से, फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप का काफी विकास किया गया है। हालाँकि, फ़ाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप में अभी भी तकनीकी समस्याओं की एक श्रृंखला है, ये समस्याएँ फ़ाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की सटीकता और स्थिरता को प्रभावित करती हैं, और इस प्रकार इसके अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला को सीमित करती हैं। मुख्य रूप से शामिल हैं:
(1) तापमान परिवर्तन का प्रभाव। सैद्धांतिक रूप से, रिंग इंटरफेरोमीटर में दो बैक-प्रोपेगेटिंग प्रकाश पथ समान लंबाई के होते हैं, लेकिन यह केवल तभी सच है जब सिस्टम समय के साथ नहीं बदलता है। प्रयोगों से पता चलता है कि चरण त्रुटि और घूर्णन दर माप मूल्य का बहाव तापमान के समय व्युत्पन्न के समानुपाती होता है। यह बहुत हानिकारक है, विशेषकर वार्म-अप अवधि के दौरान।
(2) कंपन का प्रभाव. कंपन माप को भी प्रभावित करेगा. कॉइल की अच्छी मजबूती सुनिश्चित करने के लिए उचित पैकेजिंग का उपयोग किया जाना चाहिए। अनुनाद को रोकने के लिए आंतरिक यांत्रिक डिज़ाइन बहुत उचित होना चाहिए।
(3) ध्रुवीकरण का प्रभाव. आजकल, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला सिंगल-मोड फाइबर एक दोहरे-ध्रुवीकरण मोड फाइबर है। फाइबर की द्विअर्थीता एक परजीवी चरण अंतर उत्पन्न करेगी, इसलिए ध्रुवीकरण फ़िल्टरिंग की आवश्यकता है। विध्रुवण फाइबर ध्रुवीकरण को दबा सकता है, लेकिन इससे लागत में वृद्धि होगी।
शीर्ष के प्रदर्शन में सुधार करने के लिए. विभिन्न समाधान प्रस्तावित किए गए हैं। जिसमें फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप के घटकों में सुधार और सिग्नल प्रोसेसिंग विधियों में सुधार शामिल है।