МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Національний авіаційний університет

Факультет аеронавігації, електроніки та телекомунікацій

Кафедра авіоніки .

Курсова робота

з навчальної дисципліни

«Оптоелектронна та лазерна техніка і лінії зв’язку в авіоніці»

Тема: «Лазерний гіроскоп»

Виконала: студентка навч. групи

АВ-311Б Романець С.С.

Перевірив: Землянський В.М.

Київ 2022

ЗМІСТ

№	Розділ	стр.
	ВСТУП	3
	ОСНОВНА ЧАСТИНА	4
1.	Загальний опис лазерного гіроскопа	4
2.	Принцип дії лазерного гіроскопа	5
3.	Конструкція лазерного (кільцевого) гіроскопа	8
4.	Похибки лазерного гіроскопа	9
5.	Перспективи розвитку гіроскопічного приладобудування	11
	РОЗРАХУНОК БЛОКУ СХЕМИ ЛАЗЕРНОГО ГІРОСКОПА	13
	ВИСНОВКИ	19
	Список використаних джерел	20

ВСТУП

Будь-яка сучасна автономна навігаційна система, система автоматичного керування або система орієнтації, яка визначає напрямок руху і просторовий стан об’єкта отримує сигнали від датчиків кутового положення, кутових швидкостей або прискорень. Такими датчиками є гіроскопи, які можуть бути механічними чи оптоелектронними, їх називають лазерними.

Гіроскоп – це невелике колесо, вага якого зосереджена на його обід. Коли він обертається з високою швидкістю, він демонструє дві цікаві характеристики: жорсткість у просторі та прецесію. Спрямовані гіроскопи та гіроскопічні горизонти – це гіроскопи положення, і вони використовують характеристику жорсткості у просторі. Гіроскопи швидкості, такі як покажчики повороту та ковзання та координатори повороту, використовують характеристику прецесії.

Рис. 1. Механічний гіроскоп

Сьогодні найбільшого розповсюдження в електронних системах отримали лазерні гіроскопи які бувають двох основних типів: кільцевий лазерний гіроскоп (Ring Laser Gyros) та волоконно-оптичний гіроскоп (Fibre-Optic Gyros). Кожен із цих гіроскопів має свої переваги та недоліки, тому проведемо аналіз побудови та функціонування цих лазерних гіроскопів.

Основна частина

1. Загальний опис лазерного гіроскопа

Лазерний (кільцевий) гіроскоп – прилад, який виявляє обертання тіл і визначає їх кутову швидкість на основі вимірювання параметрів лазерного випромінювання, що є складовою цього приладу. Перевагою лазерного гіроскопа є його чутливість, яка багаторазово перевищує чутливість механічного гіроскопа.

Лазерний гіроскоп створює лазер з кільцевим резонатором в системі з трьох і більше дзеркал, утворюючи замкнутий контур (рис. 2). У такій системі стимульоване випромінювання поширюється в обох напрямках, і хвильові перешкоди створюють систему стоячих хвиль, і потоки обох пучків можуть виходити через дільник цього резонатора.

Якщо система не рухається, частота обох вихідних променів однакова. Коли система обертається в площині трикутника (у випадку тридзеркального резонатора), рух одного з пучків лазерного випромінювання буде прискореним, а інший затримається (рис. 3). В результаті ефекту Доплера за роздільником променя з’являться дві частоти, і диференціальна частота може бути отримана на нелінійному детекторному елементі, значення якого пропорційне швидкості обертання кільцевого лазера. Саме це явище дозволило створити лазерний гіроскоп.

Рис. 2 Рис. 3

Волоконно-оптичний гіроскоп (ВОГ) — це оптико-електронний прилад, що вимірює абсолютну кутову швидкість.

Промінь світла у волоконно-оптичному гіроскопі проходить через котушку оптоволокна, звідси і назва. Для підвищення чутливості гіроскопа використовують світловод великої довжини (близько 1000 метрів) укладений витками. На відміну від кільцевого лазерного гіроскопа, у волоконно-оптичних гіроскопах зазвичай використовується світло з дуже малою довжиною когерентності, що необхідно для збільшення точності гіроскопа до задовільного рівня. Як джерело світла може використовуватися навіть як лазерний випромінювач так і світлодіод.