관성 유도의 핵심 구성 요소:광섬유 자이로스코프

광섬유 자이로스코프 소개

관성 항법 시스템은 핵심 구성 요소의 정확도와 정밀도에 크게 의존합니다. 이러한 시스템의 성능을 크게 향상시킨 구성 요소 중 하나가 광섬유 자이로스코프(FOG)입니다. FOG는 운반체의 각속도를 놀라운 정확도로 측정하는 데 중추적인 역할을 하는 핵심 센서입니다.

광섬유 자이로스코프 작동

FOG는 사냑 효과(Sagnac effect)의 원리를 기반으로 작동합니다. 사냑 효과는 레이저 빔을 두 개의 개별 경로로 분리하여 코일형 광섬유 루프를 따라 반대 방향으로 진행시키는 것을 말합니다. FOG에 내장된 캐리어가 회전할 때, 두 빔 사이의 이동 시간 차이는 캐리어 회전의 각속도에 비례합니다. 사냑 위상 변이(Sagnac phase shift)라고 하는 이 시간 지연은 정밀하게 측정되어 FOG가 캐리어 회전에 대한 정확한 데이터를 제공할 수 있도록 합니다.

광섬유 자이로스코프의 원리는 광검출기에서 광선을 방출하는 것입니다. 이 광선은 커플러를 통과하여 한쪽 끝에서 들어와 다른 쪽 끝에서 나옵니다. 그런 다음 광 루프를 통과합니다. 서로 다른 방향에서 온 두 광선이 루프에 진입하여 한 바퀴를 돈 후 결맞은 중첩을 이룹니다. 되돌아온 빛은 발광 다이오드(LED)로 다시 들어가 강도를 감지합니다. 광섬유 자이로스코프의 원리는 간단해 보일 수 있지만, 가장 중요한 과제는 두 광선의 광 경로 길이에 영향을 미치는 요소를 제거하는 것입니다. 이는 광섬유 자이로스코프 개발에 있어 가장 중요한 과제 중 하나입니다.

1：초발광 다이오드           2：광검출 다이오드

3.광원 커플러           4.파이버 링 커플러            5. 광섬유 링

광섬유 자이로스코프의 장점

FOG는 관성 항법 시스템에서 매우 중요한 여러 장점을 제공합니다. 탁월한 정확도, 신뢰성, 그리고 내구성으로 정평이 나 있습니다. 기계식 자이로와 달리 FOG는 움직이는 부품이 없어 마모 위험이 적습니다. 또한 충격과 진동에 강하여 항공우주 및 방위 산업과 같은 까다로운 환경에 이상적입니다.

관성 항법에 광섬유 자이로스코프 통합

관성 항법 시스템은 높은 정밀도와 신뢰성으로 인해 FOG를 점점 더 많이 통합하고 있습니다. 이러한 자이로스코프는 정확한 방위 및 위치 결정에 필요한 중요한 각속도 측정값을 제공합니다. 기존 관성 항법 시스템에 FOG를 통합함으로써 운영자는 특히 극도의 정밀도가 필요한 상황에서 항법 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

관성 항법에서 광섬유 자이로스코프의 응용

FOG의 도입으로 관성 항법 시스템의 적용 범위가 다양한 분야로 확대되었습니다. 항공우주 및 항공 분야에서 FOG 장착 시스템은 항공기, 드론, 우주선에 정밀한 항법 솔루션을 제공합니다. 또한 해상 항법, 지질 탐사, 첨단 로봇 공학 분야에도 널리 사용되어 이러한 시스템의 성능과 신뢰성을 향상시킵니다.

광섬유 자이로스코프의 다양한 구조적 변형

광섬유 자이로스코프는 다양한 구조적 구성으로 제공되며 현재 엔지니어링 영역에 가장 많이 도입되고 있는 것은 다음과 같습니다.폐쇄 루프 편파 유지 광섬유 자이로스코프. 이 자이로스코프의 핵심은 다음과 같습니다.편파 유지 파이버 루프편광 유지 광섬유와 정밀하게 설계된 프레임워크로 구성됩니다. 이 루프는 4중 대칭 권선 방식을 사용하며, 여기에 특수 밀봉 젤을 더하여 고체 상태 광섬유 루프 코일을 형성합니다.