रिंग लेजर जाइरोस्कोप: Difference between revisions
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Latest revision as of 11:54, 24 April 2023
रिंग लेजर जाइरोस्कोप (आरएलजी) में रिंग लेज़र होता है। जिसमें पथ पर दो स्वतंत्र प्रति-प्रसार अनुनाद मोड होते हैं। घूर्णन का पता लगाने के लिए चरण में अंतर का उपयोग किया जाता है। यह सग्नाक प्रभाव के सिद्धांत पर कार्य करता है। जो कोणीय घुमाव के उत्तर में आंतरिक स्थायी तरंग पैटर्न के अशक्त को परिवर्तित करता है। प्रति-प्रचारक बीम के मध्य हस्तक्षेप (तरंग प्रसार), बाह्य रूप से देखा गया है। जो स्थायी तरंग पैटर्न की गति का परिणाम है और इस प्रकार घूर्णन को इंगित करता है।
विवरण
सन्न 1963 में मैसेक और डेविस द्वारा अमेरिका में प्रथम प्रायोगिक रिंग लेजर जाइरोस्कोप प्रदर्शित किया गया था।[1] चूँकि दुनिया भर के विभिन्न संगठनों ने बाद में रिंग-लेजर विधि को और विकसित किया था। अतः कई हज़ारों आरएलजी जड़त्वीय मार्गदर्शन प्रणालियों में कार्य कर रहे हैं और 0.01°/घंटा पूर्वाग्रह अनिश्चितता से उत्तम और 60,000 घंटे से अधिक की विफलताओं के मध्य औसत समय के साथ उच्च त्रुटिहीनता स्थापित की है।
सामान्यतः जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली में रिंग लेजर जाइरोस्कोप को स्थिर तत्वों (प्रत्येक स्वतंत्रता की डिग्री के लिए) के रूप में उपयोग किया जा सकता है। आरएलजी का उपयोग करने का लाभ यह है। कि परंपरागत कताई जाइरोस्कोप की तुलना में कोई चलने वाले भाग नहीं हैं। (इसके अतिरिक्त मोटर असेंबली (नीचे और विवरण देखें), और लेजर-लॉक) इसका तात्पर्य यह है कि कोई घर्षण नहीं है। जो बहाव के महत्वपूर्ण स्रोत को समाप्त करता है। इसके अतिरिक्त पूर्ण इकाई सघन, हल्की और अत्यधिक टिकाऊ है। जो इसे मोबाइल प्रणाली जैसे विमान, मिसाइल और उपग्रहों में उपयोग के लिए उपयुक्त बनाती है। यांत्रिक जाइरोस्कोप के विपरीत, डिवाइस अपने अभिविन्यास में परिवर्तन का विरोध नहीं करता है।
रिंग लेजर जाइरोस्कोप (आरएलजी) के समकालीन अनुप्रयोगों में सैन्य विमानों, वाणिज्यिक विमानों, जहाजों और अंतरिक्ष यान पर आरएलजी जड़त्वीय मार्गदर्शन प्रणाली (आईएनएस) की त्रुटिहीनता को और बढ़ाने के लिए अंतर्निहित जीपीएस क्षमता सम्मिलित है। इन हाइब्रिड (संकर) आईएनएस / जीपीएस इकाइयों ने अधिकांश अनुप्रयोगों में अपने यांत्रिक समकक्षों को परिवर्तित कर दिया है।
रिंग लेजर जाइरोस्कोप (आरएलजी) ने वर्तमान में जड़त्वीय फ्रेम के संबंध में घूर्णी गति के परीक्षण के लिए सबसे संवेदनशील उपकरण होने का प्रदर्शन किया है। सन्न 1990 के दशक में अपस्केल्ड रिंग लेजर जाइरोस्कोप के लिए नया युग प्रारंभ हुआ था। जब कम हानि वाले दर्पणों के उत्पादन में विधि सुधार के लिए धन्यवाद, 99.99% से अधिक की परावर्तकता प्राप्त की गई थी। अतः क्राइस्टचर्च, न्यूजीलैंड में कैंटरबरी विश्वविद्यालय में लगभग 1 वर्ग मीटर क्षेत्र के रिंग लेजर के साथ अनलॉक्ड पृथ्वी घूर्णन संवेदन का प्रदर्शन किया गया था। [2]
संचालन का सिद्धांत
सग्नाक प्रभाव के अनुसार, घूर्णन की निश्चित दर दो दिशाओं में वलय को पार करने में लगने वाले समय के मध्य छोटे से अंतर को प्रेरित करती है। यह काउंटर-प्रचार बीम की आवृत्तियों के मध्य छोटे से अलगाव का का परिचय देता है। रिंग के अंदर खड़ी लहर पैटर्न की गति और इस प्रकार बीट पैटर्न जब वे दो बीम रिंग के बाहर हस्तक्षेप करते हैं। अतः उस हस्तक्षेप पैटर्न की शुद्ध शिफ्ट रिंग के विमान में इकाई के घूर्णन का अनुसरण करती है।
आरएलजी, जिससे कि यांत्रिक जाइरोस्कोप की तुलना में अधिक त्रुटिहीन होते हैं। चूँकि अधिक धीमी गति से घूमने की दर पर "लॉक-इन" के रूप में जाने वाले प्रभाव से पीड़ित होते हैं। जब रिंग लेज़र कठिनाई से घूर्णन कर रहा होता है। तब काउंटर-प्रचार लेज़र मोड की आवृत्तियाँ लगभग समान हो जाती हैं। इस स्थिति में, काउंटर-प्रचार बीम के मध्य अप्रांसगिक सिग्नल इंजेक्शन लॉकिंग की अनुमति दे सकता है। जिससे कि स्थायी तरंग पसंदीदा चरण में फंस जाता है और इस प्रकार क्रमिक घूर्णन का उत्तर देने के अतिरिक्त प्रत्येक बीम की आवृत्ति को दूसरे के लिए लॉक किया जा सकता है।
विवशतापूर्वक चक्कर लगाने से इस समस्या को अधिक सीमा तक दूर किया जा सकता है। चूँकि रिंग लेजर कैविटी को इसकी अनुनाद आवृत्ति पर संचालित यांत्रिक स्प्रिंग का उपयोग करके अपनी धुरी के बारे में दक्षिणावर्त और वामावर्त घुमाया जाता है। यह सुनिश्चित करता है। कि प्रणाली का कोणीय वेग सामान्यतः लॉक-इन थ्रेशोल्ड से दूर है। अतः विशिष्ट दरें 400 हर्ट्ज हैं। जिसमें प्रति सेकंड 1 डिग्री के क्रम में चरम विचलन वेग है। डिथर लॉक-इन समस्या को पूर्ण प्रकार से उचित नहीं करता है। जिससे कि प्रत्येक बार घूर्णन की दिशा विपरीत हो जाती है। अतः छोटा समय अंतराल उपस्तिथ होता है। जिसमें घूर्णन की दर शून्य के समीप होती है और लॉक-इन संक्षेप में हो सकता है। यदि शुद्ध आवृत्ति दोलन बनाए रखा जाता है। तब ये छोटे लॉक-इन अंतराल एकत्र हो सकते हैं। 400 हर्ट्ज कंपन के लिए शोर प्रारंभ करके इसका उपचार किया गया है।[3]
अधिकांशतः लॉक-इन से बचने के लिए भिन्न दृष्टिकोण मल्टीऑसिलेटर रिंग लेजर जाइरोस्कोप में सन्निहित है।[4][5] जिसमें रिंग रेज़ोनेटर में विपरीत गोलाकार ध्रुवीकरण सह-अस्तित्व के दो स्वतंत्र रिंग लेज़र (प्रत्येक में दो काउंटर-प्रचार बीम होते हैं।) प्रभावी रूप से होते हैं। गुंजयमान यंत्र ध्रुवीकरण घूर्णन (गैर-समतल ज्यामिति के माध्यम से) को सम्मिलित करता है। जो चौगुना-पतित कैविटी मोड (दो दिशाएं, दो ध्रुवीकरण प्रत्येक) को दाएं और बाएं-वृत्ताकार-ध्रुवीकृत मोड में कई सैकड़ों मेगाहर्ट्ज से भिन्न करता है। प्रत्येक में दो काउंटरप्रचार बीम होते हैं। फैराडे प्रभाव के माध्यम से गैर-पारस्परिक पूर्वाग्रह या तब विशेष पतले फैराडे आवर्तनी में या लाभ माध्यम पर अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र के माध्यम से फिर प्रत्येक परिपत्र ध्रुवीकरण को सामान्यतः कुछ सौ किलोहर्ट्ज़ से विभाजित करता है। इस प्रकार प्रत्येक रिंग लेजर को स्थिर आउटपुट बीट का कारण बनता है। अतः सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ की आवृत्ति बढ़ जाती है और घट जाती है। जब जड़त्वीय घुमाव उपस्तिथ होता है। तब दो आवृत्तियों को मापा जाता है और फिर डिजिटल रूप से घटाया जाता है। जिससे कि अंत में शुद्ध सग्नैक-प्रभाव आवृत्ति विभाजन हो सके और इस प्रकार घूर्णन दर निर्धारित हो सकती है। फैराडे पूर्वाग्रह आवृत्ति को किसी भी प्रत्याशित घूर्णन-प्रेरित आवृत्ति अंतर से अधिक चयन किया जाता है। अतः दो प्रतिप्रसार तरंगों को लॉक-इन करने का कोई अवसर नहीं होता है।
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप
सामान्यतः संबंधित उपकरण फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप है। जो सग्नाक प्रभाव के आधार पर भी संचालित होता है। किन्तु जिसमें रिंग लेजर का भाग नहीं है। इसके अतिरिक्त, बाहरी लेजर प्रकाशित तंतु रिंग में काउंटर-प्रचार बीम को इंजेक्ट करता है। जहां घूर्णन फाइबर रिंग के माध्यम से उनके गुजरने के पश्चात् उन बीमों के मध्य सापेक्ष चरण परिवर्तन का कारण बनता है। अतः चरण परिवर्तन घूर्णन की दर के समानुपाती होता है। यह आरएलजी की तुलना में रिंग के एकल ट्रैवर्स में कम संवेदनशील होता है। जिसमें बाहरी रूप से मनाया गया फेज शिफ्ट संचित घूर्णन के समानुपाती होता है, न कि इसका व्युत्पन्न होता है। चूँकि फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप की संवेदनशीलता को लंबे ऑप्टिकल फाइबर के द्वारा बढ़ाया जाता है। जो दृढ़ता के लिए कुंडलित होता है। जिसमें सग्नाक प्रभाव को घुमावों की संख्या के अनुसार गुणा किया जाता है।
उदाहरण अनुप्रयोग
- एयरबस A320[6]
- अग्नि III[7] और अग्नि-चतुर्थ[8]
- अग्नि V[9]
- एएसएम-135 यूएस एंटी-सैटेलाइट मिसाइल।
- बोइंग 757|बोइंग 757-200
- बोइंग 777[10]
- बी-52H एएमआई नवीनीकरण के साथ।[11]
- ईएफ-111 रेवेन।
- एफ-15 ईगल|एफ-15ई स्ट्राइक (हड़ताल) ईगल।
- F-16 फाइटिंग फाल्कन।
- एचएएल तेजस।
- एमसी-130E कॉम्बैट टैलॉन I और एमसी-130एच कॉम्बैट टैलॉन II
- एमक्यू-1सी योद्धा।
- एमके39 शिप का आंतरिक मार्गदर्शन प्रणाली नाटो सतह के जहाजों और पनडुब्बियों में उपयोग किया जाता है।[12]
- पी-3C ओरियन (उन्नयन के साथ)।
- शौर्य (मिसाइल) मिसाइल।
- एमएच-60आर, एमएच-60एस, एसएच60एफ और एसएच-60बी सीहॉक हेलीकॉप्टर।
- सुखोई एसयू-30 एमकेआई
- त्रिशूल द्वितीय और ट्राइडेंट आईI मिसाइल
- पैरालाइन, रोलर संरेखण के लिए उपयोग किया जाता है।
- अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन
- सीएसी / पीएसी जेएफ-17 थंडर[13]
यह भी देखें
- प्रवेगमापी
- सक्रिय लेजर माध्यम
- गोलार्ध गुंजयमान यंत्र जाइरोस्कोप
- लेजर निर्माण
- लेजर विज्ञान
- लेजर अनुप्रयोगों की सूची
- लेजर प्रकारों की सूची
- ऑप्टिकल रिंग रेज़ोनेटर
- फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप
संदर्भ
- ↑ Macek, W. M.; Davis, D. T. M. (1963). "ट्रैवलिंग-वेव रिंग लेजर के साथ रोटेशन रेट सेंसिंग". Applied Physics Letters. AIP Publishing. 2 (3): 67–68. doi:10.1063/1.1753778. ISSN 0003-6951.
- ↑ High-Accuracy Ring Laser Gyroscopes: Earth Rotation Rate and Relativistic Effects, N Beverini et al 2016 J. Phys.: Conf. Ser. 723 012061
- ↑ Knowing Machines, Donald MacKenzie, The MIT Press, (1991).
- ↑ Statz, Hermann; Dorschner, T. A.; Holz, M.; Smith, I. W. (1985). "3. The multioscillator ring laser gyroscope". In Stich, M.L.; Bass, M. (eds.). लेजर हैंडबुक। (in English). Elsevier (North-Holland Pub. Co). pp. 229-332. ISBN 0444869271.
- ↑ Volk, C. H. et al., Multioscillator Ring Laser Gyroscopes and their applications, in Optical Gyros and their Applications (NATO RTO-AG-339 AC/323(SCI)TP/9), Loukianov, D et al. (eds.) [1] Retrieved 23 October 2019
- ↑ "Honeywell's ADIRU selected by Airbus". Farnborough. 22–28 July 2002. Archived from the original on 2006-10-17. Retrieved 2008-07-16.
- ↑ "Agni-III missile ready for induction". Press Trust of India. 2008-05-07. Retrieved 2008-05-08.
- ↑ "India successfully test fires Agni-IV missile". Economic Times India via Press Trust of India. 2014-01-20. Retrieved 2015-10-14.
- ↑ "Agni-V missile to take India into elite nuclear club". BBC News. 2012-04-19. Retrieved 2015-10-14.
- ↑ डिजिटल एवियोनिक्स सिस्टम. IEEE, AIAA. 1995. ISBN 0-7803-3050-1. Retrieved 2008-10-16.
- ↑ "B-52 Maps Its Way Into New Century". fas.org. 19 Nov 1999. Retrieved 2009-02-24.
- ↑ "MK 39 MOD 3A Ring Laser" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2009-02-05.
- ↑ "Pakistan Aeronautical Complex Kamra – JF-17 Thunder Aircraft". www.pac.org.pk. Retrieved 2017-02-26.
बाहरी संबंध
- Canterbury Ring Laser Research Group
- Weapons and Systems Engineering Department, United States Naval Academy
- A.D. King (1998). "Inertial Navigation – Forty Years of Evolution" (PDF). GEC Review. General Electric Company plc. 13 (3): 140–149.
