안개의 원리와 분류
(1)원칙
안개 현상의 원리는 물리학에서 사냐크 효과라고 합니다. 닫힌 광경로에서 동일한 광원에서 나온 두 광선이 같은 검출 지점에 수렴할 때 간섭이 발생합니다. 만약 닫힌 광경로가 관성 공간에 대해 회전한다면, 양의 방향과 음의 방향으로 진행하는 광선은 광경로 차이를 발생시키는데, 이 차이는 위쪽 회전각의 속도에 비례합니다. 이 회전각의 속도는 광전 검출기로 측정한 위상차를 이용하여 계산할 수 있습니다.
공식에 따르면 광섬유 길이가 길수록 광학적 이동 반경이 커지고 광학적 파장이 짧아집니다. 따라서 간섭 효과가 더욱 두드러지게 나타납니다. 즉, 안개의 양이 많을수록 정밀도가 높아집니다. 사냑 효과는 본질적으로 상대론적 효과이며, 습도 조절 설계에 매우 중요합니다.
포그(Fog)의 원리는 광전관에서 나온 광선이 커플러(한쪽 끝은 세 개의 정지점을 통과함)를 통과하는 것입니다. 두 개의 광선이 링을 통해 서로 다른 방향으로 진입한 후, 하나의 원을 따라 되돌아와 간섭성 중첩을 이룹니다. 되돌아온 빛은 LED로 돌아와 LED를 통해 강도를 감지합니다. 포그의 원리는 간단해 보이지만, 가장 중요한 것은 두 광선의 광경로에 영향을 미치는 요소를 제거하는 것입니다. 이것이 바로 포그 구현의 근본적인 문제입니다.
광섬유 자이로스코프의 원리
(2) 분류
작동 원리에 따라 광섬유 자이로스코프는 간섭형 광섬유 자이로스코프(I-FOG), 공진형 광섬유 자이로스코프(R-FOG), 그리고 유도 브릴루인 산란형 광섬유 자이로스코프(B-FOG)로 나눌 수 있다. 현재 가장 성숙하고 널리 사용되는 광섬유 자이로스코프는 간섭형 광섬유 자이로스코프(1세대 광섬유 자이로스코프)이다. 이는 다중 권선 광섬유 코일을 사용하여 사냐크 효과를 향상시킨다. 한편, 다중 권선 단일 모드 광섬유 코일로 구성된 이중 빔 링 간섭계는 높은 정밀도를 제공할 수 있지만, 전체 구조가 더 복잡해진다.
루프 유형에 따라 FOG는 개방형 루프와 폐쇄형 루프로 나눌 수 있습니다. 개방형 루프 광섬유 자이로스코프(Ogg)는 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 신뢰성이 높고 전력 소비가 낮다는 장점이 있습니다. 반면, Ogg의 단점은 입출력 선형성이 떨어지고 동적 범위가 좁다는 것입니다. 따라서 주로 각도 센서로 사용됩니다. 개방형 루프 IFOG의 기본 구조는 링 이중 빔 간섭계입니다. 따라서 주로 낮은 정밀도와 소형화가 요구되는 상황에 사용됩니다.
안개 성능 지수
안개는 주로 각속도를 측정하는 데 사용되며, 모든 측정값에는 오차가 있습니다.
(1)소음
안개 잡음 발생 메커니즘은 주로 광학 또는 광전 검출 부분에 집중되어 있으며, 이는 습도의 최소 검출 감도를 결정합니다. 광섬유 자이로스코프(FOG)에서 각속도의 출력 백색 잡음을 특징짓는 매개변수는 검출 대역폭의 랜덤 워크 계수입니다. 백색 잡음만 있는 경우, 랜덤 워크 계수는 특정 대역폭에서 측정된 바이어스 안정성과 검출 대역폭의 제곱근의 비율로 간단하게 정의할 수 있습니다.
다른 유형의 잡음이나 변동이 있는 경우, 일반적으로 적절한 방법을 사용하여 Allan의 분산 분석을 통해 랜덤 워크 계수를 구합니다.
(2)제로 드리프트
안개 환경에서는 각도 계산이 필수적입니다. 각도는 각속도 적분을 통해 얻어지는데, 시간이 지남에 따라 드리프트가 누적되어 오차가 점점 커집니다. 일반적으로 빠른 응답이 요구되는 단기 애플리케이션에서는 노이즈가 시스템에 큰 영향을 미치지만, 장기적인 항법 애플리케이션에서는 드리프트가 0이 되면 시스템에 상당한 영향을 미칩니다.
(3)척도계수(scale factor)
축척 오차가 작을수록 측정 결과의 정확도가 높아집니다.
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게시 시간: 2023년 5월 4일