ΔΑΚΤΥΛΙΟΕΙΔΕΣ ΓΥΡΟΣΚΟΠΙΟ LASER

Το δακτυλιοειδές γυροσκόπιο Laser χρησιμοποιεί ακτίνες φωτός laser για την μέτρηση γωνιακών περιστροφών γύρω από άξονα. Κάθε δακτυλιοειδές laser αποτελείται από μια τριγωνική κοιλότητα που περιέχει ποσότητα αέριων ηλίου και νέου, και παράγει δυο δέσμες, δυο ακτίνες laser, κινούμενες σε αντίθετες κατευθύνσεις η μια από την άλλη.

Η παραγωγή των ακτίνων laser λαμβάνει χώρα μέσα στην κοιλότητα του δακτυλίου, την πληρωμένη με μίγμα αερίων ηλίου και νέου υπό χαμηλή πίεση, δια ιονισμού των αερίων από υψηλή τάση που εφαρμόζεται μεταξύ ανόδου και καθόδου, (βλ. Anode /Cathode) και δια διαδοχικών ενισχύσεων των δεσμών στην συντονισμένη κοιλότητα του δακτυλίου, με διαδοχικές ανακλάσεις στα κάτοπτρα που βρίσκονται σε κάθε κορυφή του τριγώνου. Το μήκος της τριγωνικής διαδρομής των δεσμών είναι με ακρίβεια ρυθμισμένο ώστε να αποτελεί πολλαπλάσιο του μήκους κύματος του παραγόμενου φωτός από την εκκένωση των αερίων. (Συντονισμένη Κοιλότητα)

Όταν ο δακτύλιος laser είναι ακίνητος, οι συχνότητες από τις δυο αντιθέτως κινούμενες δέσμες είναι ίδιες. Όταν ο δακτύλιος laser περιστραφεί γύρω από άξονα κάθετο στο επίπεδο του παράγεται μια διαφορά συχνότητας μεταξύ των δυο δεσμών laser.

Η διαφορική συχνότητα παράγεται επειδή το φως έχει σταθερή ταχύτητα. Έτσι η μια δέσμη πρέπει να διατρέξει φαινομενικά μεγαλύτερη απόσταση, ενώ η άλλη μια φαινομενικά μικρότερη απόσταση, για να συμπληρώσουν μια περιστροφή στον δακτύλιο.

Ένα μικρό ποσοστό φωτός από τις δυο δέσμες laser, περνάει μέσα από το ένα από τα τρία κάτοπτρα το οποίο είναι ημιπερατό από το φως (ποσοστό λιγότερο του 0,2%).

ΟΙ συχνότητες από τις δυο δέσμες συνδυάζονται (συμβάλουν) και παράγουν μια συχνότητα συμβολής η οποία παρουσιάζεται με την μορφή κροσσών συμβολής, (βλ. Fringe Pattern).

Αυτή η συχνότητα παραγόμενη δια συμβολής είναι ανάλογη με δυο διαφορετικές ακουστικές συχνότητες που συνδυάζονται για να παράξουν μια διαφορετική τρίτη συχνότητα.

Όταν οι συχνότητες των δυο δεσμών laser διαφέρουν, δημιουργούνται κροσσοί συμβολής από διαδοχικές σκούρες και φωτεινές λωρίδες. Φωτοδίοδοι, (βλ. Readout Detector), αισθάνονται τον βαθμό και την κατεύθυνση της κίνησης των κροσσών συμβολής. Η συχνότητα και η σχετική φάση στις δυο εξόδους της φωτοδιόδου, δείχνουν το μέγεθος και την διεύθυνση της περιστροφής του δακτυλίου laser.

Κατά την διάρκεια πολύ χαμηλών ρυθμών περιστροφής, (χαμηλών γωνιακών ταχυτήτων), παρατηρείται σύζευξη των δυο δεσμών laser, εξ αιτίας της πολύ μικρής διαφοράς στις συχνότητες τους. Στην περίπτωση αυτή ‘’κλειδώνουν’’ οι δυο συχνότητες σε μια συχνότητα λανθασμένης τιμής, θα μπορούσε να πει κανείς ότι το γυροσκόπιο έπεσε σε ένα είδος λήθαργου.

Για την εξουδετέρωση του φαινομένου αυτού, τοποθετείται ένας κινητήρας,η μηχανισμός πιεζοηλεκτρικού τύπου στο κέντρο του δακτυλίου laser, (βλ. piezoelectric dither motor), με σκοπό να δονεί περιστροφικά το γυροσκόπιο ούτως ώστε αυτό να βρίσκεται έξω από την περιοχή της συζεύξεως των δεσμών laser. Η συνολική έξοδος του συστήματος από τον περιστροφικό αυτό κραδασμό είναι μηδέν, ούτως ώστε να μην επηρεάζει το αποτέλεσμα του αισθητήρα από την κανονική λειτουργία. Η λειτουργία του πιεζοηλεκτρικού αυτού κινητήρα γίνεται αισθητή σαν ένας βόμβος.

Βιβλιογραφία : Boeing Aircraft Maintenance Manuals