FOG – żyroskop światłowodowy
Światłowodowy żyroskop (FOG) to precyzyjny czujnik, który mierzy prędkość kątową za pomocą interferencji światła zamiast elementów mechanicznych. Inżynierowie zazwyczaj stosują żyroskopy optyczne w systemach lotniczych, morskich i nawigacyjnych, gdzie wysoka niezawodność oraz dokładność mają kluczowe znaczenie.
W przeciwieństwie do tradycyjnych żyroskopów wirnikowych, żyroskopy optyczne nie posiadają ruchomych części, co zwiększa ich trwałość oraz odporność na wibracje i wstrząsy.
Żyroskop optyczny działa w oparciu o efekt Sagnaca. Zjawisko to powoduje przesunięcie fazowe, gdy system się obraca. Układ dzieli wiązkę światła na dwie części. Jedna wiązka porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a druga w kierunku przeciwnym. Obie wiązki przemieszczają się przez zamkniętą pętlę światłowodową lub rezonator. Obrót powoduje różnicę w czasie przelotu między wiązkami. Ta różnica tworzy mierzalne przesunięcie fazowe. System wykorzystuje to przesunięcie do obliczenia prędkości obrotu.
Jeśli system jest nieruchomy, obie wiązki wracają do detektora w tym samym czasie i interferują konstruktywnie. Jednak gdy system się obraca, jedna wiązka pokonuje nieco dłuższą drogę niż druga, tworząc mierzalną różnicę faz. Żyroskop przekształca to przesunięcie fazowe w precyzyjny odczyt prędkości kątowej.
Wyróżniamy dwa główne typy żyroskopów optycznych: żyroskop laserowy (RLG) oraz żyroskop światłowodowy (FOG). RLG wykorzystują wiązki laserowe wewnątrz trójkątnej lub kwadratowej wnęki wykonanej z luster, podczas gdy FOG prowadzą światło przez długie zwoje włókien światłowodowych. Żyroskopy FOG są zazwyczaj mniejsze, lżejsze i bardziej wytrzymałe, dzięki czemu idealnie sprawdzają się na platformach mobilnych lub o ograniczonej przestrzeni.
Te czujniki odgrywają kluczową rolę w systemach nawigacji inercyjnej, pomagając określać pozycję, kurs oraz orientację bez polegania na zewnętrznych odniesieniach, takich jak GPS. Ich zdolność do działania w środowiskach pozbawionych sygnału GNSS lub w trudnych warunkach czyni je niezastąpionymi w sektorze obronnym, przemyśle lotniczym i pojazdach autonomicznych.
