المكون الأساسي للتوجيه بالقصور الذاتي:جيروسكوب الألياف البصرية

مقدمة عن الجيروسكوبات الليفية البصرية

تعتمد أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي اعتمادًا كبيرًا على دقة مكوناتها الأساسية. ومن هذه المكونات التي حسّنت بشكل ملحوظ قدرات هذه الأنظمة الجيروسكوب الليفي البصري (FOG). يُعدّ الجيروسكوب الليفي البصري مستشعرًا بالغ الأهمية، إذ يلعب دورًا محوريًا في قياس السرعة الزاوية للمركبة بدقة فائقة.

تشغيل الجيروسكوب الليفي البصري

تعمل أجهزة قياس سرعة الألياف الضوئية (FOGs) وفق مبدأ تأثير ساغناك، الذي يقوم على تقسيم شعاع الليزر إلى مسارين منفصلين، مما يسمح له بالانتقال في اتجاهين متعاكسين على طول حلقة من الألياف الضوئية الملفوفة. عندما يدور الجسم الحامل، المدمج بجهاز قياس سرعة الألياف الضوئية، يكون الفرق في زمن انتقال الشعاعين متناسبًا مع السرعة الزاوية لدوران الجسم الحامل. يُقاس هذا التأخير الزمني، المعروف باسم إزاحة طور ساغناك، بدقة متناهية، مما يُمكّن جهاز قياس سرعة الألياف الضوئية من توفير بيانات دقيقة حول دوران الجسم الحامل.

يعتمد مبدأ عمل الجيروسكوب الليفي البصري على انبعاث شعاع ضوئي من كاشف ضوئي. يمر هذا الشعاع عبر موصل ضوئي، حيث يدخل من أحد طرفيه ويخرج من الطرف الآخر. ثم ينتقل عبر حلقة ضوئية. يدخل شعاعان ضوئيان، قادمان من اتجاهين مختلفين، إلى الحلقة ويكملان تراكبًا متماسكًا بعد دورانهما حولها. يعود الضوء إلى صمام ثنائي باعث للضوء (LED)، والذي يُستخدم لقياس شدته. على الرغم من أن مبدأ عمل الجيروسكوب الليفي البصري قد يبدو بسيطًا، إلا أن التحدي الأكبر يكمن في التخلص من العوامل التي تؤثر على طول المسار البصري للشعاعين الضوئيين. تُعد هذه إحدى أهم المشكلات التي تواجه تطوير الجيروسكوبات الليفية البصرية.

1: الصمام الثنائي فائق الإضاءة           2: ثنائي كاشف ضوئي

3. موصل مصدر الضوء           4.وصلة حلقية من الألياف            5. حلقة الألياف الضوئية

مزايا الجيروسكوبات الليفية البصرية

توفر أجهزة قياس التذبذب البصري (FOGs) العديد من المزايا التي تجعلها لا غنى عنها في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي. فهي مشهورة بدقتها الاستثنائية وموثوقيتها ومتانتها. وعلى عكس الجيروسكوبات الميكانيكية، لا تحتوي أجهزة قياس التذبذب البصري على أجزاء متحركة، مما يقلل من خطر التآكل. إضافةً إلى ذلك، فهي مقاومة للصدمات والاهتزازات، مما يجعلها مثالية للبيئات الصعبة مثل تطبيقات الفضاء والدفاع.

دمج الجيروسكوبات الليفية البصرية في الملاحة بالقصور الذاتي

تتزايد اعتماد أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي على الجيروسكوبات الليفية (FOGs) نظرًا لدقتها العالية وموثوقيتها. توفر هذه الجيروسكوبات قياسات السرعة الزاوية الضرورية لتحديد الاتجاه والموقع بدقة. ومن خلال دمج الجيروسكوبات الليفية في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي الحالية، يمكن للمشغلين الاستفادة من دقة ملاحة محسّنة، لا سيما في الحالات التي تتطلب دقة فائقة.

تطبيقات الجيروسكوبات الليفية البصرية في الملاحة بالقصور الذاتي

أدى استخدام أجهزة قياس التذبذب البصري (FOGs) إلى توسيع نطاق تطبيقات أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي في مختلف المجالات. ففي مجال الطيران والفضاء، توفر الأنظمة المجهزة بأجهزة قياس التذبذب البصري حلول ملاحة دقيقة للطائرات والطائرات المسيّرة والمركبات الفضائية. كما تُستخدم هذه الأجهزة على نطاق واسع في الملاحة البحرية والمسوحات الجيولوجية والروبوتات المتقدمة، مما يُمكّن هذه الأنظمة من العمل بكفاءة وموثوقية عاليتين.

أنواع هيكلية مختلفة من الجيروسكوبات الليفية البصرية

تأتي الجيروسكوبات الليفية البصرية بتكوينات هيكلية متنوعة، وأكثرها شيوعًا في مجال الهندسة حاليًا هو...جيروسكوب ألياف بصرية ذو حلقة مغلقة يحافظ على الاستقطابيكمن جوهر هذا الجيروسكوب فيحلقة ألياف تحافظ على الاستقطابيتألف هذا الجهاز من ألياف تحافظ على الاستقطاب وهيكل مصمم بدقة. وتتضمن عملية تصنيع هذه الحلقة طريقة لف متناظرة رباعية، مدعومة بهلام مانع للتسرب فريد من نوعه لتشكيل ملف حلقي من الألياف الصلبة.