ВОЛОКО́ННО-ОПТИ́ЧЕСКИЙ ГИРОСКО́П
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
ВОЛОКО́ННО-ОПТИ́ЧЕСКИЙ ГИРОСКО́П, скоростной гироскоп, основанный на использовании эффекта Саньяка – смещения интерференционных полос во вращающемся кольцевом интерферометре (см. Саньяка опыт). Это смещение возникает вследствие зависимости времени обхода светом вращающегося контура от скорости вращения Ω и направления обхода. Строгое выражение для разности Δτ времени обхода вращающегося контура встречными электромагнитными волнами даёт релятивистская теория относительности, а для нерелятивистских скоростей
Δτ=4SΩcosφ/c^2,
где S – площадь контура, φ – угол между осью вращения и нормалью к плоскости контура, c – скорость света. При этом величина сдвига интерференционных полос
Δz=4SΩcosφ/(λ_0c)
(выражена в длинах волн излучения источника света λ_0).
Регистрация малых угловых скоростей вращения требует большой площади контура, поэтому практич. использование эффекта Саньяка стало возможным с появлением волоконных световодов (см. Волоконная оптика).
Чувствит. элементом В.-о. г. является вращающаяся многовитковая катушка с одномодовым волоконным световодом, обеспечивающим стабильность разности фаз встречных волн (рис.). Сдвиг интерференционных полос в В.-о. г. пропорционален числу N витков световода в катушке, не зависит от положения оси вращения относительно центра катушки, от формы площади контура S, от показателя преломления и записывается в виде:
Δz=2LRΩcosφ/(λ_0c),
где L=2πRN – длина световода, R – радиус катушки.
В реальных В.-о. г. применяют более сложные методы регистрации с использованием фазовой модуляции, фазовой компенсации и др. Предельная чувствительность В.-о. г. порядка 10–4 град/ч ограничивается нестабильностью характеристик оптич. волокна, рассеянием света в нём, шумами фотоприёмника. Достоинства В.-о. г.: небольшие размеры и вес, малое энергопотребление, дешевизна.