גירוסקופ סיב אופטי
גירוסקופ סיב אופטי, מכונה FOG (ראשי תיבות של: Fiber Optic Gyro) הוא מכשיר מדידה המתבסס על סיב אופטי ומקור אור, ומשמש למדידת תנועה זוויתית של גוף במרחב.
בדומה לגירוסקופ המכני, גם הוא מסוגל לחוש תנועה זוויתית אבל עקרון הפעולה שלו הוא - אור.
מרכיבי המכשירעריכה
מרכיבי המכשיר הם תיבה אופטית המכילה סליל ארוך שעשוי מסיב אופטי. סליל זה מונח ב-90 מעלות לציר החישה הנדרש של התנועה הזוויתית. לסליל זה מחובר בקצה האחד של הסיב מקור אור לייזר ובקצה השני אלמנט חישה אופטי (פוטו-דיודה) אשר מודד את צורת האות לאחר מעברה דרך הסליל והתנועה הזוויתית. לכאורה זה היה מספיק, אך לצורך הבחנה בהבדלים מינוריים הנוצרים באות הנוצר, הוכנסו למסלול האופטי זוג מפצלי אור ומקטב אור ביניהם הדואג לקיטוב אחיד ומוגדר של קרן האור במהלך הפעולה. אלמנט נוסף שקיים לצורך הדגשת האפקט האופטי שנגרם בעקבות תנועה זוויתית הוא אפנן PZT אשר למעשה מאריך ומקצר את הדרך שעושה קרן האור, ובקצב הניתן לשליטה. את השליטה על ה-PZT גילוי וניתוח צורת האור, ושליטה על עוצמת קרן האור מבצע כרטיס אלקטרוני הצמוד לתיבה האופטית. שני האלמנטים יחד מהוים למעשה את המכשיר עצמו והם תלויים האחד בשני. (ראו ציור מבנה סביבון סיב אופטי אופייני בחוג פתוח)
עקרון פעולהעריכה
בדומה לגירוסקופ טבעת לייזר, גירוסקופ FOG פועל גם הוא על בסיס "אפקט סניאק" (SAGNAC) - מהירות האור קבועה ובפרט בסיב אופטי בצורת סליל קרן אור תגיע מקצה לקצה במהירות קבועה. סיבוב הסליל (תנועה שרוצים למדוד) - אמור לכאורה לשנות את מהירות ההגעה, אך היות שזה בלתי אפשרי משתנה פרמטר הזמן בלבד במרכיב המהירות דרך הסיב (מהירות = דרך / זמן) או במילים אחרות - הפאזה.
תופעה זו הייתה ידועה שנים רבות אבל רק התפתחות הטכנולוגיה אפשרה למדוד את הפרשי הפאזה, שמשמעותם קצב השינויי הזוויתי של ה-FOG.
יישומיםעריכה
מכשיר זה נבנה בעיקר לצורכי ניווט כלי רכב, כלי טיס וכלי שיט בשילוב עם מד תאוצה (מערכת ניווט אינרציאלית).
כמו כן משמש לייצוב מצלמות ואלמנטים צבאיים (לדוגמה קנה של טנק) לשמירה על קו ראייה.
