15. Принцип действия лазерных гироскопов.
Гироскоп - это быстроващающееся симетричное твёрдое тело, ось вращения которого может изменять направление в пространстве.
Свойства гироскопа проявляются при выполнении следующих условий:
1.
ось вращения гироскопа должна иметь возможность изменять своё направление в пространстве2. угловая скорость вращения гироскопа должна быть очень велика по сравнению с угловой скоростью которой будет иметь сама ось при изменении своего направления
У гироскопов применяемых в технике свободный поворот оси обеспечивают закрепляя гироскоп в рамках корданова подвеса. Он позволяет оси гироскопа занять любое положение в пространстве и может совершать три независимых поворота вокруг своей оси.Все три оси пересекаются в центре подвеса 0, который остаётся неподвижным. Если центр тяжести гироскопа совпадает с центром 0,то гироскоп называется астатическим или уравновешенным, если не совпадает –тяжёлым.
На ряду с прецессией ось гироскопа при действии на нее силы может совершать небольшие, но быстрые колебания оси около ее среднего направления, такие колебания называются нутацией.
Лазерный гироскоп — оптический прибор для измерения угловой скорости, обычно применяется в системах инерциальной навигации. Лазерные гироскопы используют эффект Саньяка — появление фазового сдвига встречных световых волн во вращающемся кольцевом интерферометре.
Эффект Саньяка — появление фазового сдвига встречных электромагнитных волн во вращающемся кольцевом интерферометре. Эффект проявляется и при кольцевом распространении волн неэлектромагнитной природы. Величина эффекта прямо пропорциональна угловой скорости вращения интерферометра, частоте излучения и площади, охватываемой путём распространения световых волн в интерферометре.
Принцип работы: Лазерный гироскоп обычно представляет собой кольцевой резонатор с тремя или четырьмя зеркалами, расположенными по углам полости в форме треугольника или квадрата.
Два лазерныхлуча, генерируемые и усиливающиеся в полостях гироскопа, непрерывно циркулируют по резонатору в противоположных направлениях. В лазерном гироскопе создаётся и поддерживается стоячая волна, а её узлы и пучности в идеальном случае связаны с инерциальной системой отсчёта. Таким образом, положение узлов и пучностей не меняется если гироскоп не вращается (в плоскости кольцевого контура) относительно инерциальной системы отсчёта, а при повороте резонатора (корпуса гироскопа) фотоприёмники измеряют угол поворота, считая пробегающие по ним интерференционные полосы.На точность лазерных гироскопов негативно влияет захват частот в активной среде, где лазерный луч усиливается. Таким образом возникает нелинейность характеристики типа зона нечувствительности. Для её исключения гироскоп обычно помещают на виброподвес.
Чувствительность лазерного гироскопа пропорциональна площади поверхности, ограниченной лучами лазера. Основные свойства свободного гироскопа следующие:
а) ось вращения гироскопа обладает устойчивостью, т. е. стремится сохранить первоначально заданное ей положение
б) под действием силы, приложенной к кардановым кольцам, ось гироскопа перемещается в плоскости, перпендикулярной направлению действия силы.