जडत्वीय मार्गदर्शनाचा मुख्य घटक:फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपची ओळख

जडत्वीय दिशादर्शन प्रणाली (Inertial navigation systems) त्यांच्या मुख्य घटकांच्या अचूकतेवर आणि नेमकेपणावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असतात. फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोप (FOG) हा असाच एक घटक आहे, ज्याने या प्रणालींची क्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवली आहे. FOG हा एक महत्त्वपूर्ण सेन्सर आहे, जो वाहकाचा कोनीय वेग (angular velocity) उल्लेखनीय अचूकतेने मोजण्यात मोलाची भूमिका बजावतो.

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोप ऑपरेशन

FOGs हे सग्नॅक इफेक्टच्या तत्त्वावर कार्य करतात, ज्यामध्ये लेझर बीमला दोन स्वतंत्र मार्गांमध्ये विभागले जाते, ज्यामुळे ते एका गुंडाळलेल्या फायबर ऑप्टिक लूपमधून विरुद्ध दिशांनी प्रवास करू शकतात. जेव्हा FOG मध्ये बसवलेला कॅरिअर फिरतो, तेव्हा दोन्ही बीमच्या प्रवासाच्या वेळेतील फरक हा कॅरिअरच्या फिरण्याच्या कोनीय वेगाच्या प्रमाणात असतो. सग्नॅक फेज शिफ्ट म्हणून ओळखल्या जाणाऱ्या या वेळेतील फरकाचे नंतर अचूक मोजमाप केले जाते, ज्यामुळे FOG ला कॅरिअरच्या फिरण्याविषयी अचूक माहिती देणे शक्य होते.

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपच्या तत्त्वामध्ये फोटोडिटेक्टरमधून प्रकाशाचा किरण उत्सर्जित केला जातो. हा प्रकाशकिरण एका कपलरमधून जातो, एका टोकातून आत शिरतो आणि दुसऱ्या टोकातून बाहेर पडतो. त्यानंतर तो एका ऑप्टिकल लूपमधून प्रवास करतो. वेगवेगळ्या दिशांनी येणारे प्रकाशाचे दोन किरण लूपमध्ये प्रवेश करतात आणि एक प्रदक्षिणा पूर्ण करून सुसंगत अध्यारोपण (coherent superposition) साधतात. परत येणारा प्रकाश पुन्हा एका प्रकाश-उत्सर्जक डायोडमध्ये (LED) प्रवेश करतो, ज्याचा उपयोग त्याची तीव्रता शोधण्यासाठी केला जातो. फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपचे तत्त्व जरी सरळ वाटत असले, तरी दोन प्रकाशकिरणांच्या प्रकाशीय मार्गाच्या लांबीवर परिणाम करणारे घटक दूर करणे हे सर्वात मोठे आव्हान आहे. फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपच्या विकासात येणाऱ्या सर्वात गंभीर समस्यांपैकी ही एक आहे.

१: सुपरल्युमिनेसेंट डायोड           २: फोटोडिटेक्टर डायोड

३. प्रकाश स्रोत कपलर           4.फायबर रिंग कपलर            ५. ऑप्टिकल फायबर रिंग

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपचे फायदे

FOGs चे अनेक फायदे आहेत, ज्यामुळे ते जडत्वीय दिशादर्शन प्रणालीमध्ये (inertial navigation systems) अत्यंत मौल्यवान ठरतात. ते त्यांच्या अपवादात्मक अचूकता, विश्वसनीयता आणि टिकाऊपणासाठी प्रसिद्ध आहेत. यांत्रिक गायरोच्या (mechanical gyros) विपरीत, FOGs मध्ये कोणतेही हलणारे भाग नसतात, ज्यामुळे झीज होण्याचा धोका कमी होतो. याव्यतिरिक्त, ते धक्के आणि कंपनांना प्रतिरोधक असतात, ज्यामुळे ते एरोस्पेस आणि संरक्षण अनुप्रयोगांसारख्या आव्हानात्मक वातावरणासाठी आदर्श ठरतात.

जडत्वीय दिशादर्शनामध्ये फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे एकत्रीकरण

जडत्वीय दिशादर्शन प्रणालींमध्ये त्यांच्या उच्च अचूकतेमुळे आणि विश्वासार्हतेमुळे FOGs चा समावेश वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे. हे जायरोस्कोप अभिमुखता आणि स्थिती अचूकपणे निश्चित करण्यासाठी आवश्यक असलेली महत्त्वपूर्ण कोनीय वेगाची मोजमापे पुरवतात. विद्यमान जडत्वीय दिशादर्शन प्रणालींमध्ये FOGs समाकलित केल्याने, ऑपरेटरना सुधारित दिशादर्शन अचूकतेचा फायदा मिळू शकतो, विशेषतः अशा परिस्थितीत जिथे अत्यंत अचूकता आवश्यक असते.

जडत्वीय दिशादर्शनामध्ये फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपचे उपयोग

FOGs च्या समावेशामुळे विविध क्षेत्रांमध्ये जडत्वीय दिशादर्शन प्रणालींच्या (inertial navigation systems) उपयोगांचा विस्तार झाला आहे. एरोस्पेस आणि विमानचालन क्षेत्रात, FOG-सुसज्ज प्रणाली विमाने, ड्रोन आणि अंतराळयानांसाठी अचूक दिशादर्शन उपाय प्रदान करतात. त्यांचा सागरी दिशादर्शन, भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण आणि प्रगत रोबोटिक्समध्येही मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, ज्यामुळे या प्रणालींना सुधारित कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हतेसह कार्य करणे शक्य होते.

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोपचे विविध संरचनात्मक प्रकार

फायबर ऑप्टिक गायरोस्कोप विविध संरचनात्मक स्वरूपांमध्ये येतात, त्यापैकी सध्या अभियांत्रिकी क्षेत्रात प्रवेश करत असलेले प्रमुख स्वरूप हे आहेबंद-लूप ध्रुवीकरण-टिकवून ठेवणारा फायबर ऑप्टिक जायरोस्कोपया जायरोस्कोपच्या गाभ्यामध्ये हे आहेध्रुवीकरण-टिकवून ठेवणारा फायबर लूपज्यामध्ये ध्रुवीकरण-टिकवून ठेवणारे तंतू आणि एक अचूकपणे डिझाइन केलेली चौकट समाविष्ट आहे. या लूपच्या बांधकामामध्ये चतुर्गुणित सममित गुंडाळण्याच्या पद्धतीचा समावेश आहे, ज्याला सॉलिड-स्टेट फायबर लूप कॉइल तयार करण्यासाठी एका अद्वितीय सीलिंग जेलची जोड दिली आहे.