גירוסקופ סיב אופטי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
Gnome-edit-clear.svg ערך זה זקוק לעריכה: הסיבה לכך היא: ויקיזציה.
אתם מוזמנים לסייע ולתקן את הבעיות, אך אנא אל תורידו את ההודעה כל עוד לא תוקן הדף. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה.

גירוסקופ סיב אופטי (Fiber Optic Gyro) הוא מכשיר מדידה המתבסס על סיב אופטי ומקור אור, ומשמש למדידת תנועה זוויתית של גוף במרחב.

בדומה לגירוסקופ המכני, גם הוא מסוגל לחוש תנועה זוויתית אבל עקרון הפעולה שלו הוא - אור.

מרכיבי המכשיר[עריכת קוד מקור | עריכה]

מרכיבי המכשיר הם תיבה אופטית המכילה סליל ארוך שעשוי מסיב אופטי. סליל זה מונח ב90 מעלות לציר החישה הנדרש של התנועה הזוויתית. לסליל זה מחובר בקצה האחד של הסיב מקור אור לייזר ובקצה השני אלמנט חישה אופטי (פוטו-דיודה) אשר מודדת צורת האות לאחר מעברה דרך הסליל + התנועה הזוויתית הנמדדת. לכאורה זה היה מספיק, אך לצורך אפשור גילוי ההבדלים הנוצרים באות הנוצר, הוכנסו למסלול האופטי זוג מפצלי אור ומקטב אור ביניהם הדואג לקיטב אחיד ומוגדר של קרן האור במהלך הפעולה. אלמנט נוסף שקיים לצורך הדגשת האפקט האופטי שנגרם בעקבות תנועה זוויתית הוא אפנן PZT אשר למעשה מאריך ומקצר את הדרך שעושה קרן האור, ובקצב הניתן לשליטה. את השליטה על הPZT גילוי וניתוח צורת האור, ושליטה על עוצמת קרן האור מבצע כרטיס אלקטרוני הצמוד לתיבה האופטית. שני האלמנטים יחד מהוים למעשה את המכשיר עצמו והם תלויים האחד בשני. (ראו ציור מבנה סביבון סיב אופטי אופיני בחוג פתוח)

גירוסקופ בחוג פתוח

עקרון פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

גירוסקופ FOG פועל על העקרון של אפקט סניאק (SAGNAC) - מהירות האור הינה תמיד קבועה ולא ניתנת לשינוי ולפיכך אם ניקח סיב אופטי ונבנה ממנו סליל , אשר דרכו תעבור קרן אור- תגיע הקרן מקצה לקצה במהירות קבועה, אך אם נסובב את הסליל (תנועה שרוצים למדוד) - הינו לכאורה מצפים שמהירות ההגעה מקצה לקצה תגדל או תקטן בהתאמה , אך היות שזה בלתי אפשרי משתנה פרמטר הזמן בלבד במרכיב המהירות דרך הסיב (מהירות = דרך / זמן) או במילים אחרות - הפאזה.

תופעה זו הייתה ידועה שנים רבות אבל רק לאחרונה התאפשרו אמצעים טכנולוגים למדוד הפרשי פאזה אלה שמשמעותם מדידת קצב שינויי זוויתי של הגוף שאליו מחובר ה-FOG

עבר, הווה ועתיד[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכשיר זה נבנה בעיקר לצורכי ניווט כלי רכב, כלי טיס וכלי שיט והוא האח הצעיר של המצפן הוותיק ושל הגירוסקופ המכני. הוא דוחק אט אט את אחיו המכני הוותיק ותופס את מקומו לאור יתרונותיו הרבים. אך כמו לכל דבר גם לו קיים יורש צעיר ומבטיח - גירו מסוג MEMS - גירוסקופ מיקרו מכני, שעדיין לא הגיע לבשלות ביצועים אך צפוי בעתיד לרשת את מקומו ואף לעבור אותו.

יתרונותיו של גירו FOG על גירו מכני הם:

  • אין בו חלקים נעים כלל - דבר שמגדיל מאוד את האמינות של המכשיר
  • משקלו קטן
  • צריכת הספק נמוכה
  • רגישות גבוהה לתדרים גבוהים (רוחב סרט)
  • עמידות להלמים ושוקים מכניים
  • חוסר תלות בגורמים חיצוניים (בניגוד לתלות בלווינים בGPS)

יישומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • בשילוב עם מד תאוצה ניתן ליישם מכשיר ניווט מדויק.
  • למטרות ייצוב מצלמות או אלמנטים צבאיים וקו ראייה (קנה של טנק)
  • יישומים של מדידת תנועה זוויתית מדויקות (לדוגמה בלוויניים)
  • שימוש במקומות בהם לא ניתן להשתמש בקשר עם נתוני חוץ (כמו צוללות)

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]