Un giroscopio a fibra ottica (FOG) è un sensore di precisione che misura la velocità angolare utilizzando l'interferenza della luce anziché componenti meccanici. Gli ingegneri utilizzano tipicamente i giroscopi ottici nei sistemi aerospaziali, marittimi e di navigazione dove sono essenziali alta affidabilità e precisione.
A differenza dei tradizionali giroscopi a massa rotante, i giroscopi ottici non contengono parti mobili, il che migliora la loro durata e la resistenza alle vibrazioni e agli urti.
Un giroscopio ottico funziona utilizzando l'effetto Sagnac. Questo effetto provoca uno sfasamento quando il sistema ruota. Il sistema divide un raggio di luce in due parti. Un raggio viaggia in senso orario e l'altro in senso antiorario. Entrambi i raggi si muovono attraverso una fibra ottica a circuito chiuso o una cavità risonante. La rotazione provoca una differenza nel tempo di percorrenza tra i raggi. Questa differenza crea uno sfasamento misurabile. Il sistema utilizza questo sfasamento per calcolare la velocità di rotazione.
Se il sistema è fermo, entrambi i raggi ritornano al rilevatore contemporaneamente e interferiscono costruttivamente. Tuttavia, quando il sistema ruota, un raggio percorre un percorso leggermente più lungo dell'altro, creando una differenza di fase misurabile. Il giroscopio converte questo sfasamento in una lettura precisa della velocità angolare.
Esistono due tipi principali di giroscopi ottici: il giroscopio laser ad anello (RLG) e il giroscopio a fibra ottica (FOG). Gli RLG utilizzano raggi laser all'interno di una cavità triangolare o quadrata fatta di specchi, mentre i FOG guidano la luce attraverso lunghe bobine di fibra ottica. I FOG tendono ad essere più piccoli, leggeri e robusti, il che li rende ideali per piattaforme mobili o con spazio limitato.
Questi sensori svolgono un ruolo chiave nei sistemi di navigazione inerziale, dove aiutano a determinare la posizione, l'heading e l'orientamento senza fare affidamento su riferimenti esterni come il GPS. La loro capacità di funzionare in ambienti GNSS-denied o difficili li rende indispensabili nella difesa, nell'aerospazio, nei veicoli autonomi e nella navigazione subacquea.
FOG – Giroscopio a fibra ottica
