на лазерні (активні оптичні) гіроскопи, пасивні оптичні гіроскопи, волоконно-оптичні та інтегрально-оптичні. Принцип дії заснований на ефекті Саньяка, відкритому в 1913 році. Теоретично він спілкується з допомогою спеціальної теорії відносності - описує рух, закони механіки і просторово-часові відносини при довільних швидкостях руху, менших швидкості світла у вакуумі, у тому числі близьких до швидкості світла. Відповідно до цієї теорії швидкість світла постійна в будь інерціальній системі відліку. У той час як в неінерціальної системи вона може відрізнятися. При посилці променя світла в напрямку обертання приладу і проти напрямку обертання різниця в часі приходу променів (обумовлена ??інтерферометром) дозволяє знайти різницю оптичних шляхів променів в інерціальній системі відліку, і, отже, величину кутового повороту приладу за час проходження променя. Величина ефекту прямо пропорційна кутовий швидкості обертання інтерферометра і площі, охоплюваній шляхом поширення світлових хвиль в інтерферометрі:
де - Різниця часів приходу променів, випущених в різних напрямках, - площа контуру, ? - кутова швидкість обертання гіроскопа. Так як величина дуже мала, то її пряме вимірювання за допомогою пасивних інтерферометрів можливо тільки в волоконно-
оптичних гіроскопах з довгою волокна 500-1000 м. Під обертовому кільцевому інтерферометрі лазерного гіроскопа можна виміряти фазовий зсув зустрічних хвиль, рівний
де - довжина хвилі.
Малюнок 1.1.- Схема лазерного гіроскопа
1.3 двоступеневих гіроскоп
У багатьох гіроскопічних приладах використовується спрощений, двоступеневий варіант гіроскопа, в якому зовнішня рамка триступеневого гіроскопа усунена, а півосі внутрішньої закріплюються безпосередньо в стінках корпусу, жорстко пов'язаного з рухомим об'єктом. Якщо в такому пристрої єдина рамка нічим не обмежена, то момент зовнішньої сили щодо осі, пов'язаної з корпусом і перпендикулярній осі рамки, змусить вісь власного обертання ротора безперервно прецессировать убік від цього первісного напрямку. Прецесія буде тривати до тих пір, поки вісь власного обертання бракуватиме паралельної напрямку моменту сили, тобто в положенні, при якому гіроскопічний ефект відсутній. На практиці така можливість виключається завдяки тому, що задаються умови, при яких поворот рамки відносно корпусу не виходить за межі малого кута. Якщо прецесія обмежується тільки інерційної реакцією рамки з ротором, то кут повороту рамки в будь-який момент часу визначається проинтегрировал пришвидшує моментом. Оскільки момент інерції рамки зазвичай порівняно малий, вона занадто швидко реагує на вимушене обертання. Є два способи усунути цей недолік.
Протидіюча пружина і вязкостний демпфер . Датчик кутової швидкості. Прецесію осі обертання ротора в напрямку вектора моменту сили, спрямованого уздовж осі, перпендикулярній осі рамки, можна обмежити пружиною і демпфером, що впливають на вісь рамки. Вісь обертового ротора закріплена в рамці перпендикулярно осі обертання останньої відносно корпусу. Вхідний віссю гіроскопа називається напрямок, пов'язаний з основою, перпендикулярний до осі рамки і осі власного обертання ротора при недеформованою пружині.
Момент зовнішньої сили відносно опорної осі обертання ротора, прикладений до основи в той момент часу, коли підстава не обертається в інерціальній просторі і, отже, вісь обертання ротора збігається зі своїм опорним напрямком, змушує вісь обертання ротора прецессировать у бік вхідних осі, так що кут відхилення рамки починає збільшуватися. Це еквівалентно додатком моменту сили до протидіє пружині, в чому полягає важлива функція ротора, який у відповідь на виникнення вхідного моменту сили створює момент сили відносно вихідний осі. При постійній вхідний кутової швидкості вихідний момент сили гіроскопа продовжує деформувати пружину, поки створюваний нею момент сили, що впливає на рамку, не змусить вісь обертання ротора прецессировать навколо вхідний осі. Коли швидкість такої прецесії, викликаної моментом, створюваним пружиною, зрівняється з вхідний кутовий швидкістю, досягається рівновага і кут рамки перестає змінюватися. Таким чином, кут відхилення рамки гіроскопа дозволяє судити про направлення і кутової швидкості повороту рухомого об'єкту.
Датчик кутової швидкості
прецесії осі обертання ротора в напрямку вектора моменту сили, спрямованого уздовж осі, перпендикулярній осі рамки, можна обмежити пружиною і демпфером, що впливають на вісь рамки. Кінематична схема двоступеневого гіроскопа з протидіє пружиною представлена ??на (малюнок 1.2). Вісь обертового ротора закріплена в рамці перпендикулярно осі обертання останньої відносно ко...
