גירוסקופ סיב אופטי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

גירוסקופ סיב אופטי, מכונה FOG (ראשי תיבות של: 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 ב-90 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 מודד את צורת האות לאחר מעברה דרך הסליל והתנועה הזוויתית. לכאורה זה היה מספיק, אך לצורך הבחנה בהבדלים מינורים הנוצרים באות הנוצר, הוכנסו למסלול האופטי זוג מפצלי אור ומקטב אור ביניהם הדואג לקיטוב 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 ה-PZT 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 אופייני בחוג פתוח)

גירוסקופ בחוג פתוח

עקרון פעולה[עריכת קוד מקור | עריכה]

בדומה לגירוסקופ טבעת לייזר, גירוסקופ FOG פועל גם הוא על בסיס "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 התפתחות הטכנולוגיה ניתן היה למדוד את הפרשי פאזה אלה שמשמעותם מדידת קצב השינויי הזוויתי של ה-FOG.

יישומים[עריכת קוד מקור | עריכה]

מכשיר זה נבנה בעיקר לצורכי ניווט כלי רכב, כלי טיס וכלי שיט בשילוב עם מד תאוצה (מערכת ניווט אינרציאלית).

כמו כן משמש לייצוב מצלמות ואלמנטים צבאיים (לדוגמה קנה של טנק) לשמירה על קו ראייה.

יתרונותיו של FOG על גירוסקופ מכני[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • 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.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]