Żyroskop światłowodowy (FOG) to precyzyjny czujnik, który mierzy prędkość kątową, wykorzystując interferencję światła zamiast elementów mechanicznych. Inżynierowie zazwyczaj stosują żyroskopy optyczne w systemach lotniczych, morskich i nawigacyjnych, gdzie niezbędna jest wysoka niezawodność i dokładność.
W przeciwieństwie do tradycyjnych żyroskopów z wirującą masą, żyroskopy optyczne nie zawierają żadnych ruchomych części, co zwiększa ich trwałość oraz odporność na wibracje i wstrząsy.
Żyroskop optyczny działa w oparciu o efekt Sagnaca. Efekt ten powoduje przesunięcie fazowe, gdy układ się obraca. Układ rozdziela wiązkę światła na dwie części. Jedna wiązka przemieszcza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a druga – przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Obie wiązki przemieszczają się przez zamkniętą pętlę światłowodu lub wnękę rezonansową. Obrót powoduje różnicę w czasie przebycia drogi między wiązkami. Różnica ta tworzy mierzalne przesunięcie fazowe. System wykorzystuje to przesunięcie do obliczenia prędkości obrotowej.
Gdy system jest w spoczynku, obie wiązki powracają do detektora w tym samym czasie i interferują konstruktywnie. Jednak gdy system się obraca, jedna wiązka pokonuje nieco dłuższą drogę niż druga, co powoduje mierzalną różnicę fazową. Żyroskop przekształca to przesunięcie fazowe na precyzyjny odczyt prędkości kątowej.
Istnieją dwa główne typy żyroskopów optycznych: żyroskop laserowy pierścieniowy (RLG) oraz żyroskop światłowodowy (FOG). Żyroskopy RLG wykorzystują wiązki laserowe w trójkątnej lub kwadratowej wnęce utworzonej przez lustra, natomiast żyroskopy FOG kierują światło przez długie zwoje światłowodu. Żyroskopy FOG są zazwyczaj mniejsze, lżejsze i bardziej wytrzymałe, co czyni je idealnymi do zastosowań w platformach mobilnych lub o ograniczonej przestrzeni.
Czujniki te odgrywają kluczową rolę w inercyjnych systemach nawigacyjnych, gdzie pomagają określać pozycję, kurs i orientację bez konieczności polegania na zewnętrznych źródłach odniesienia, takich jak GPS. Ich zdolność do działania w warunkach braku dostępu do systemu „ GNSS ” (GPS) lub w trudnych środowiskach sprawia, że są one niezbędne w sektorach obronnym, lotniczym i kosmicznym, w pojazdach autonomicznych oraz w nawigacji podwodnej.
FOG – Fiber Optic Gyroscope (światłowodowy żyroskop)
