RLG

Ring laser gyroscope.

גל עומד כסכום של שני גלים קוהרנטיים המתקדמים בכוונים מנוגדים - הגל השחור הוא הסכום של הגל האדום והכחול, הנקודות האדומות הן הצמתים.

הצגה סכמטית של מכשיר המייצר את אפקט סניאק.

RLG (ראשי תיבות של: Ring Laser Gyroscope) הוא סוג של גירוסקופ אופטי המורכב מטבעת לייזר אשר מייצרת שתי קרני לייזר המתקדמות במסלולים מנוגדים על אותו הנתיב כדי לאפשר מדידה של סיבוב, על בסיס עקרון הפעולה המבוסס על אפקט סניאק. להבדיל מ FOG שבו אפקט סניאק גורם לשינוי עוצמה, ב RLG נוצר שינוי תדר אשר מזיח את האפסים.

עקרונות פעולת החיישן

בטבעת לייזר המהוד שמייצר את הקרן הוא הטבעת, תדר הגל יקבע לפי אורך המהוד. כאשר ייוצרו קרני לייזר בכיוונים מנוגדים באותה הטבעת, אם הטבעת לא תסתובב אורכי המהוד יהיו שווים, תתקבל איטרפרומטריה (סכום גלים) שהאפסים שלה נשארים במקומם. כאשר הטבעת מסתובבת, על פי אפקט סניאק, יהיה אורך המהוד בשני כיווני הלזירה שונה מעט, וממילא תדר הגל שונה, במקרה זה נקבל איטרפרומטריה שהאפסים שלה זזים בכיוון וקצב שתלוי במהירות הסיבוב של הטבעת.

מדידת תנועת האפסים של התאבכות (סכימת) הגלים, מאפשרת למדוד את שיעור השינוי הזוויתי והמהירות הזוויתית, ובאופן זה יכול ההתקן לשמש כגירוסקופ, ואכן מכונה גירוסקופ, הגם שהוא מבוסס על עקרונות שונים, ושלא כמו הגירוסקופ המכאני אין בו רכיב השומר על מיצובו המרחבי.

אפקט LOCK_IN

מכיוון ששתי קרני הלייזר מיוצרות באותו תווך הלזירה, כאשר הקרניים יהיו בעלות אורך גל קרוב, תיהיה נעילה על אותו התדר. משמעות אפקט זה הוא שמהיריות זוויתיות קטנות לא ימדדו על ידי ה-RLG. פתרון מקובל לבעיה זו הוא להרעיד את ה-RLG על ציר המדידה. פתרון זה מזיז את תופעת ה-Lock-In למהירות סיבוב גבוהה יותר את יוצר במדיד רעש גדול, את הרעש הזה מסננים באופן דיגיטאלי. פתרון נוסף אפשרי הוא הוספת מקטב שמשתנה בקצב מהיר העזרת "אפקט פאראדי".

שגיאות מדידה

כמו בכל מכשיר מדידה פיזיקלי, גם ל-RLG יש שגיאות מדידה. למרות שאיננו יכולים לדעת את מודל השגיאה המדויק, אשר ייצג את השגיאה כהוויתה, מקובל להשתמש במודל שגיאה חלקי הכולל פולינום מסדר ראשון בתוספת רעש לבן על מנת לבטא את שגיאות המדידה המשמעותיות.

• שגיאת סחיפה (Drift) - שגיאה קבועה.
• שגיאת קנה מידה (Scale Factor) - שגיאה שתלויה בגודל המדידה. שגיאה זו לא בהכרח סימטרית, כלומר ייתכן הבדל בין שגיאה שמתפתחת כאשר המדידה חיובית לבין כאשר המדידה שלילית.
• רגישות לתנאי סביבה - שגיאה שמשתנה בהשפעת הטמפרטורה, הפרעות אלקטרומגנטיות או רעידות בסביבת המדיד
• רעש

מודל מתמטי

את השגיאה לא יודעים לתאר באופן מדויק אך ניתן לספק מודל מקורב לשגיאה, מודל השגיאה הפשוט הוא:

${\tilde {\omega }}=d+SF\cdot {\omega }+n(0,\sigma )$

שימושים עיקריים

RLG נחשב לגירוסקופ יקר ובעל ביצועים טובים, לכן ישמש בדרך כלל ליישומים הדורשים דיוק רב לאורך זמן. לדוגמה: מל"טים, ספינות, טילים.

ראו גם

• FOG
• HRG
• גירוסקופ מבנה רוטט (CVG)

לקריאה נוספת

• Anthony Lawrence, Modern Inertial Technology, 2dn Edition

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא RLG בוויקישיתוף