Con quay hồi chuyển sợi

Kết hợp hiệu ứng Sagnac, con quay hồi chuyển dựa trên quang học mang lại hiệu suất kinh tế, mạnh mẽ và đáng tin cậy.

Con quay hồi chuyển truyền thống, dựa trên động lượng của rôto quay, được sử dụng trong nhiều ứng dụng đòi hỏi dữ liệu định hướng và dẫn hướng. Mặc dù đã được thử nghiệm theo thời gian và được hiểu rõ nhưng các thiết bị cơ học này dễ bị hư hỏng do sốc và rung và có độ nhạy gia tốc theo trục chéo. Các phiên bản có chi phí thấp hơn cũng có thể gặp vấn đề về độ tin cậy. Trong nỗ lực giải quyết những vấn đề này, các kỹ sư đã phát triển các công nghệ thay thế như con quay hồi chuyển laser dạng vòng (RLG), con quay hồi chuyển sợi quang (FOG) và con quay hồi chuyển rung Coriolis (CVG).

Cả RLG và FOG đều sử dụng hiệu ứng Sagnac, được phát hiện vào năm 1913. Trong giao thoa kế Sagnac, hai chùm ánh sáng truyền qua một cấu hình vòng theo hướng ngược nhau. Việc xoay giao thoa kế sẽ rút ngắn đường quang truyền đi của một trong các chùm tia một cách hiệu quả, đồng thời kéo dài chùm tia kia. Họa tiết giao thoa do hai chùm tia tạo ra thể hiện sự dịch chuyển rìa tỷ lệ với tốc độ góc quay.

Con quay hồi chuyển laser dạng vòng hiện được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống dẫn đường quán tính cho máy bay. Tuy nhiên, do RLG yêu cầu công nghệ gương có độ chân không và độ chính xác cao nên vấn đề chi phí đã hạn chế khả năng thâm nhập của chúng vào các ứng dụng cấp thấp hơn như robot, ổn định và điều hướng trên mặt đất.

Con quay hồi chuyển sợi quang

Bằng cách sử dụng cuộn dây cáp quang có mục đích đặc biệt, FOG thực hiện các nhiệm vụ tương tự như RLG với chi phí thấp hơn đáng kể. Nguyên lý hoạt động vật lý tương tự như hiệu ứng Doppler, nhưng trong trường hợp này nó liên quan đến việc xác định độ lệch pha giữa hai chùm ánh sáng truyền ngược chiều.

Con quay hồi chuyển sợi quang giao thoa kế có thể được cấu hình ở dạng vòng kín hoặc vòng hở, nhưng chi phí của loại trước đây hiện hạn chế nó đối với các ứng dụng cấp độ dẫn đường quán tính và hệ thống điện tử hàng không. Cấu hình vòng hở bao gồm một cuộn sợi quang, một hoặc hai bộ ghép định hướng và một bộ phân cực, tất cả đều được chế tạo từ sợi quang duy trì phân cực, chế độ đơn. Ngoài ra, hệ thống này cần có nguồn quang và máy dò cũng như thiết bị áp điện (PZT) được quấn với chiều dài nhỏ ở một đầu của cuộn sợi để áp dụng điều chế pha không thuận nghịch.