霧の原理と分類

霧の原理と分類

(1)原則

霧の原理は物理学ではサニャック効果と呼ばれます。閉じた光路では、同じ光源からの 2 つの光ビームが同じ検出点に集束するときに干渉します。閉じた光路が慣性空間に対して回転している場合、正と負の方向に伝播するビームによって光路差が生じ、これは上部回転角の速度に比例します。光電検出器で測定した位相差を用いて回転角速度を計算します。

式から、ファイバ長が長いほど光歩行半径は大きくなり、光波長は短くなります。干渉効果はより顕著になります。したがって、フォグの量が大きくなるほど、精度は高くなります。サニャック効果は本質的に相対論的効果であり、水分の設計にとって非常に重要です。
フォグの原理は、光電管から光線が出てカプラー（片方の端が3絞り分に入る）を通過することです。 2 つのビームがリングを通って異なる方向からリングに入り、コヒーレントに重ね合わされるために 1 つの円の周囲に戻ります。戻ってきた光は LED に戻り、LED を通じて強度を検出します。霧の原理は単純に見えますが、最も重要なことは、2つのビームの光路に影響を与える要因、つまり霧の根本的な問題をどのように取り除くかです。

光ファイバージャイロスコープの原理

(2)分類

動作原理によれば、光ファイバジャイロスコープは、干渉型光ファイバジャイロスコープ（I-FOG）、共鳴型光ファイバジャイロスコープ（R-FOG）、誘導ブリルアン散乱型光ファイバジャイロスコープ（B-FOG）に分類できます。現在、最も成熟した光ファイバ ジャイロ スコープは、干渉型光ファイバ ジャイロ スコープ (第 1 世代の光ファイバ ジャイロ スコープ) であり、広く使用されています。サニャック効果を高めるためにマルチターンファイバーコイルを使用しています。一方、マルチターンのシングルモードファイバーコイルで構成されるダブルビームリング干渉計は高精度が得られるため、全体の構造がより複雑になります。
ループの種類に応じて、霧は開ループ霧と閉ループ霧に分けられます。オープンループ光ファイバージャイロスコープ (Ogg) は、構造が簡単、低価格、信頼性が高く、消費電力が低いという利点があります。一方で、Ogg の欠点は入出力線形性が悪く、ダイナミックレンジが狭いことです。そのため主に角度センサーとして使用されます。開ループ IFOG の基本構造はリング ダブル ビーム干渉計です。したがって、主に低精度かつ少量の状況で使用されます。
霧の性能指数
霧は主に角速度の測定に使用され、いかなる測定も誤差となります。

(1)騒音

霧のノイズメカニズムは主に、水分の最小検出感度を決定する光学的または光電的検出部分に集中しています。光ファイバージャイロスコープ (FOG) では、角速度の出力ホワイト ノイズを特徴付けるパラメーターは、検出帯域幅のランダム ウォーク係数です。ホワイトノイズのみの場合、ランダムウォーク係数の定義は、特定の帯域幅における検出帯域幅の平方根に対する測定されたバイアス安定性の比として単純化できます。

他の種類のノイズやドリフトがある場合は、通常、アランの分散分析を使用して、適切な方法でランダム ウォーク係数を取得します。

(2)ゼロドリフト

フォグを使用する場合は角度計算が必要です。角度は角速度積分により求められます。残念なことに、長い時間が経つとドリフトが蓄積され、誤差がどんどん大きくなっていきます。一般に、高速応答アプリケーション (短期) では、ノイズがシステムに大きな影響を与えます。それでも、ナビゲーション アプリケーション (長期) では、ゼロ ドリフトはシステムに大きな影響を与えます。

(3)スケールファクター（スケールファクター）

スケールファクタ誤差が小さいほど、測定結果はより正確になります。

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