광섬유 자이로스코프(FOG)는 기계적 부품 대신 빛의 간섭을 이용하여 각속도를 측정하는 정밀 센서입니다. 엔지니어들은 주로 높은 신뢰성과 정확도가 필수적인 항공우주, 해양 및 항법 시스템에서 광학 자이로스코프를 사용합니다.
기존의 회전 질량 방식 자이로스코프와 달리, 광학 자이로스코프에는 움직이는 부품이 없어 내구성이 향상되며 진동 및 충격에 대한 저항성이 뛰어납니다.
광학 자이로스코프는 사냑 효과(Sagnac effect)를 이용하여 작동합니다. 이 효과는 시스템이 회전할 때 위상 변이를 발생시킵니다. 시스템은 광선을 두 부분으로 나눕니다. 한 광선은 시계 방향으로 이동하고, 다른 광선은 반시계 방향으로 이동합니다. 두 광선 모두 폐루프 광섬유 또는 공진 공동을 통해 이동합니다. 회전은 광선 간의 이동 시간 차이를 유발합니다. 이 차이는 측정 가능한 위상 변이를 생성합니다. 시스템은 이 변이를 사용하여 회전율을 계산합니다.
시스템이 정지해 있는 경우, 두 광선은 동시에 검출기로 돌아와 보강 간섭을 일으킵니다. 그러나 시스템이 회전하면 한 광선이 다른 광선보다 약간 더 긴 경로를 이동하게 되어 측정 가능한 위상차가 생성됩니다. 자이로스코프는 이 위상 변이를 정밀한 각속도 측정값으로 변환합니다.
광학 자이로스코프에는 링 레이저 자이로스코프(RLG)와 광섬유 자이로스코프(FOG)의 두 가지 주요 유형이 있습니다. RLG는 거울로 만들어진 삼각형 또는 사각형 모양의 공동 내에서 레이저 광선을 사용하는 반면, FOG는 긴 광섬유 코일을 통해 빛을 유도합니다. FOG는 경량화 및 소형화가 용이하고 견고성이 뛰어나 이동식 또는 공간이 제한된 플랫폼에 이상적입니다.
이러한 센서는 GPS와 같은 외부 참조에 의존하지 않고 위치, 방위, 방향을 결정하는 데 도움을 주는 관성 항법 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다. GNSS가 차단된 환경이나 혹독한 환경에서도 작동할 수 있는 능력 덕분에 방산, 항공우주, 자율주행 차량 및 수중 항법 분야에서 없어서는 안 될 필수 요소가 되고 있습니다.
FOG – 광섬유 자이로스코프
