光ファイバージャイロ

光ファイバジャイロスコープは、さまざまな光ファイバセンサの中で最も有望なファイバ角速度センサです。リングレーザージャイロスコープと同様に、光ファイバージャイロスコープには、機械的な可動部品がないこと、ウォームアップ時間がないこと、鈍感な加速度、広いダイナミックレンジ、デジタル出力、小型サイズという利点があります。さらに、光ファイバージャイロスコープは、高コストやブロッキング現象などのリングレーザージャイロスコープの致命的な欠点も克服します。したがって、光ファイバージャイロスコープは多くの国で高く評価されています。低精度の民生用光ファイバージャイロスコープは、西ヨーロッパで少量生産されています。 1994 年には、アメリカのジャイロスコープ市場における光ファイバー ジャイロスコープの売上は 49% に達し、ケーブル ジャイロスコープが 2 位になると推定されます (売上の 35% を占める)。

光ファイバージャイロスコープの動作原理はサニャック効果に基づいています。サニャック効果は、慣性空間に対して回転する閉ループ光路内を伝播する光の一般的な関連効果です。つまり、同じ閉ループ光路内で同じ光源から発せられた等しい特性を持つ 2 つの光ビームが反対方向に伝播します。 。最後に同じ検出ポイントにマージします。
閉じた光路の面に垂直な軸を中心とした慣性空間に対する回転角速度があると、光束の順方向と逆方向の光路が異なり、光路差が生じます。そして光路差は回転角速度に比例します。 。したがって、光路差とそれに対応する位相差情報が分かれば、回転角速度を求めることができる。

電気機械ジャイロスコープやレーザージャイロスコープと比較して、光ファイバージャイロスコープには次の特徴があります。
(1) 部品点数が少なく、堅牢で安定しており、衝撃や加速に強い。
(2) コイル状のファイバーが長いため、レーザージャイロスコープよりも検出感度と分解能が数桁向上します。
(3) 機械的な伝達部品がなく、摩耗の問題がないため長寿命です。
（4）集積光回路技術の採用が容易で、信号が安定しており、デジタル出力に直接使用してコンピュータインターフェイスに接続できます。
（５）光ファイバの長さ、またはコイル内での光の周期伝播数を変えることにより、異なる精度を達成し、広いダイナミックレンジを達成することができる。
(6) コヒーレントビームは伝播時間が短いため、原理的には予熱なしで瞬時に開始できます。
(7) リング レーザー ジャイロスコープと併用して、さまざまな慣性航法システムのセンサー、特にストラップダウン慣性航法システムのセンサーを形成できます。
(8) 構造が簡単で、低価格、小型、軽量です。

分類
動作原理によると:
第 1 世代の光ファイバー ジャイロスコープである干渉型光ファイバー ジャイロ スコープ (I-FOG) は、現在最も広く使用されています。 SAGNAC効果を高めるために多巻き光ファイバーコイルを使用しています。マルチターンシングルモード光ファイバーコイルで構成されるデュアルビームトロイダル干渉計は、より高い精度を提供できますが、必然的に全体の構造がより複雑になります。
共鳴光ファイバージャイロスコープ (R-FOG) は、第 2 世代の光ファイバージャイロスコープです。リング共振器を使用して SAGNAC 効果と周期伝播を強化し、精度を向上させます。したがって、より短い繊維を使用することができます。 R-FOG では、共振空洞の共振効果を高めるために強力なコヒーレント光源を使用する必要がありますが、強力なコヒーレント光源は多くの寄生効果ももたらします。これらの寄生効果をどのように除去するかが、現在の主な技術的障害となっています。
誘導ブリルアン散乱光ファイバ ジャイロスコープ (B-FOG) である第 3 世代の光ファイバ ジャイロスコープは、前の 2 世代よりも改良されており、まだ理論研究段階にあります。
光学系の構成により、光学一体型とオールファイバー型の光ファイバージャイロスコープが用意されています。
構造によると、単軸および多軸光ファイバージャイロスコープです。
ループのタイプ別: 開ループ光ファイバー ジャイロスコープと閉ループ光ファイバー ジャイロスコープ。

1976 年の導入以来、光ファイバー ジャイロスコープは大きく発展してきました。しかし、光ファイバジャイロスコープには依然として一連の技術的問題があり、これらの問題は光ファイバジャイロスコープの精度と安定性に影響を及ぼし、したがってその幅広い用途を制限する。主に以下が含まれます：
(1) 温度過渡現象の影響。理論的には、リング干渉計内の 2 つの逆伝播光路は等しい長さですが、これはシステムが時間の経過とともに変化しない場合にのみ厳密に当てはまります。実験によれば、回転速度測定値の位相誤差とドリフトは温度の時間微分に比例することがわかりました。これは、特にウォームアップ期間中に非常に有害です。
(2) 振動の影響。振動も測定に影響を与えます。コイルの耐久性を確保するには、適切な梱包を使用する必要があります。共振を防ぐために、内部の機械設計は非常に合理的でなければなりません。
(3) 二極化の影響。現在、最も広く使用されているシングルモード ファイバーはデュアル偏波モード ファイバーです。ファイバーの複屈折により寄生位相差が生じるため、偏光フィルタリングが必要です。偏光解消ファイバーは偏光を抑えることができますが、コストの増加につながります。
トップのパフォーマンスを向上させるために。さまざまな解決策が提案されています。光ファイバージャイロスコープのコンポーネントの改善と信号処理方法の改善が含まれます。