Prinzip und Klassifizierung des Nebels

Prinzip und Klassifizierung des Nebels

(1) Prinzip

Das Prinzip des Nebels wird in der Physik als Sagnac-Effekt bezeichnet. In einem geschlossenen Lichtweg interferieren zwei Lichtstrahlen derselben Lichtquelle, wenn sie auf denselben Detektionspunkt treffen. Rotiert der geschlossene Lichtweg relativ zum Inertialraum, so entsteht für die sich in positiver und negativer Richtung ausbreitenden Strahlen eine Weglängendifferenz, die proportional zur Geschwindigkeit des oberen Drehwinkels ist. Die Drehwinkelgeschwindigkeit wird mithilfe der von einem Fotodetektor gemessenen Phasendifferenz berechnet.

Aus der Formel geht hervor, dass mit zunehmender Faserlänge der optische Ausbreitungsradius und die optische Wellenlänge abnehmen. Dadurch wird der Interferenz-Effekt verstärkt. Folglich steigt mit zunehmendem Nebelvolumen auch die Präzision. Der Sagnac-Effekt ist im Wesentlichen ein relativistischer Effekt und spielt eine wichtige Rolle bei der Befeuchtungssteuerung.
Das Prinzip der Nebeloptik beruht darauf, dass ein Lichtstrahl von der Fotozelle ausgesendet wird und den Koppler durchläuft (ein Ende durchläuft drei Blenden). Zwei Strahlen treten aus unterschiedlichen Richtungen in den Ring ein und durchlaufen diesen, um sich kohärent zu überlagern. Das reflektierte Licht trifft auf die LED und wird dort hinsichtlich seiner Intensität gemessen. Das Prinzip der Nebeloptik erscheint einfach, doch die größte Herausforderung besteht darin, die Faktoren zu eliminieren, die den optischen Weg der beiden Strahlen beeinflussen – ein grundlegendes Problem der Nebeloptik.

Funktionsprinzip des faseroptischen Gyroskops

(2) Klassifizierung

Faseroptische Gyroskope lassen sich nach ihrem Funktionsprinzip in interferometrische faseroptische Gyroskope (I-FOG), resonante faseroptische Gyroskope (R-FOG) und stimulierte Brillouin-Streuung-faseroptische Gyroskope (B-FOG) unterteilen. Das derzeit am weitesten verbreitete faseroptische Gyroskop ist das interferometrische faseroptische Gyroskop (die erste Generation). Es nutzt eine mehrwindige Faserspule zur Verstärkung des Sagnac-Effekts. Ein Doppelstrahl-Ringinterferometer mit einer mehrwindigen Singlemode-Faserspule bietet hingegen eine höhere Präzision, ist aber komplexer aufgebaut.
Je nach Schleifentyp lassen sich Nebelsensoren in offene und geschlossene Nebelsensoren unterteilen. Offene faseroptische Gyroskope (Ogg) zeichnen sich durch einfache Struktur, niedrigen Preis, hohe Zuverlässigkeit und geringen Stromverbrauch aus. Zu ihren Nachteilen zählen die geringe Linearität zwischen Ein- und Ausgang sowie der kleine Dynamikbereich. Daher werden sie hauptsächlich als Winkelsensoren eingesetzt. Offene IFOG basieren auf einem Ring-Doppelstrahl-Interferometer und werden daher vorwiegend bei geringen Anforderungen an Präzision und Volumen verwendet.
Leistungsindex des Nebels
Bei Nebel wird hauptsächlich die Winkelgeschwindigkeit gemessen, und jede Messung ist mit einem Fehler behaftet.

(1)Rauschen

Der Rauschmechanismus bei Nebel konzentriert sich hauptsächlich auf den optischen oder fotoelektrischen Detektionsbereich, der die minimale Nachweisempfindlichkeit für Feuchtigkeit bestimmt. Beim faseroptischen Gyroskop (FOG) ist der Parameter, der das Ausgangsrauschen der Winkelgeschwindigkeit charakterisiert, der Zufallswegkoeffizient der Detektionsbandbreite. Im Fall von reinem weißen Rauschen kann die Definition des Zufallswegkoeffizienten vereinfacht werden als das Verhältnis der gemessenen Bias-Stabilität zur Quadratwurzel der Detektionsbandbreite in einer bestimmten Bandbreite.

Wenn andere Arten von Rauschen oder Drift vorliegen, verwenden wir üblicherweise Allans Varianzanalyse, um den Random-Walk-Koeffizienten mit einer geeigneten Methode zu ermitteln.

(2) Nullpunktdrift

Bei der Verwendung von Nebel ist eine Winkelberechnung erforderlich. Der Winkel wird durch Integration der Winkelgeschwindigkeit ermittelt. Leider akkumuliert sich mit der Zeit eine Drift, wodurch der Fehler immer größer wird. Generell gilt: Bei Anwendungen mit schneller Reaktionszeit (kurzfristig) beeinflusst Rauschen das System erheblich. Bei Navigationsanwendungen (langfristig) hingegen ist eine Driftfreiheit von entscheidender Bedeutung.

(3)Skalierungsfaktor (Skalierungsfaktor)

Je kleiner der Skalierungsfaktorfehler ist, desto genauer ist das Messergebnis.

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