रिंग लेजर जाइरोस्कोप
एक रिंग लेजर जाइरोस्कोप (RLG) में एक रिंग लेज़र होता है जिसमें एक ही पथ पर दो स्वतंत्र प्रति-प्रसार अनुनाद मोड होते हैं; रोटेशन का पता लगाने के लिए चरण में अंतर का उपयोग किया जाता है। यह Sagnac प्रभाव के सिद्धांत पर काम करता है जो कोणीय घुमाव के जवाब में आंतरिक स्थायी तरंग पैटर्न के नल को बदलता है। प्रति-प्रचारक बीम के बीच हस्तक्षेप (तरंग प्रसार), बाह्य रूप से देखा गया, स्थायी तरंग पैटर्न की गति का परिणाम है, और इस प्रकार रोटेशन को इंगित करता है।
विवरण
1963 में मैसेक और डेविस द्वारा अमेरिका में पहला प्रायोगिक रिंग लेजर जाइरोस्कोप प्रदर्शित किया गया था।[1] दुनिया भर के विभिन्न संगठनों ने बाद में रिंग-लेजर तकनीक को और विकसित किया। कई हज़ारों आरएलजी जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों में काम कर रहे हैं और 0.01°/घंटा पूर्वाग्रह अनिश्चितता से बेहतर, और 60,000 घंटे से अधिक की विफलताओं के बीच औसत समय के साथ उच्च सटीकता स्थापित की है।
एक जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली में रिंग लेजर जाइरोस्कोप को स्थिर तत्वों (प्रत्येक स्वतंत्रता की एक 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 हिस्से नहीं हैं (इसके अतिरिक्त मोटर असेंबली (नीचे और विवरण देखें), और लेजर-लॉक)। इसका मतलब है कि कोई घर्षण नहीं है, जो बहाव के महत्वपूर्ण स्रोत को समाप्त करता है। इसके अतिरिक्त, पूरी इकाई कॉम्पैक्ट, हल्की और अत्यधिक टिकाऊ है, जो इसे मोबाइल सिस्टम 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 नेविगेशन सिस्टम (आईएनएस) की सटीकता को और बढ़ाने के लिए एक एम्बेडेड जीपीएस क्षमता सम्मिलित है। इन हाइब्रिड आईएनएस/जीपीएस इकाइयों ने अधिकांश अनुप्रयोगों में अपने यांत्रिक समकक्षों को बदल दिया है।
रिंग लेजर जाइरोस्कोप (आरएलजी) ने वर्तमान में एक जड़त्वीय फ्रेम के संबंध में घूर्णी गति के परीक्षण के लिए सबसे संवेदनशील उपकरण होने का प्रदर्शन किया है। 1990 के दशक में अपस्केल्ड रिंग लेजर जाइरोस्कोप के लिए एक नया युग प्रारंभ हुआ, जब कम नुकसान वाले दर्पणों के उत्पादन में तकनीकी सुधार के लिए धन्यवाद, 99.99% से अधिक की परावर्तकता हासिल की गई। क्राइस्टचर्च, न्यूजीलैंड में कैंटरबरी विश्वविद्यालय में लगभग 1 एम 2 क्षेत्र के रिंग लेजर के साथ अनलॉक्ड अर्थ रोटेशन सेंसिंग का प्रदर्शन किया गया था। [2]
संचालन का सिद्धांत
Sagnac प्रभाव के अनुसार, रोटेशन की एक निश्चित दर दो दिशाओं में वलय को पार करने में लगने वाले समय के बीच एक छोटे से अंतर को प्रेरित करती है। यह काउंटर-प्रॉपेगेटिंग बीम की आवृत्तियों के बीच एक छोटे से अलगाव का परिचय देता है, रिंग के भीतर खड़ी लहर पैटर्न की गति, और इस तरह एक बीट पैटर्न जब वे दो बीम रिंग के बाहर हस्तक्षेप करते हैं। इसलिए, उस हस्तक्षेप पैटर्न की शुद्ध शिफ्ट रिंग के विमान में इकाई के रोटेशन का अनुसरण करती है।
आरएलजी, जबकि यांत्रिक जाइरोस्कोप की तुलना में अधिक सटीक होते हैं, बहुत धीमी गति से घूमने की दर पर लॉक-इन के रूप में जाने जाने वाले प्रभाव से पीड़ित होते हैं। जब रिंग लेज़र मुश्किल से घूम रहा होता है, तो काउंटर-प्रॉपेगेटिंग लेज़र मोड की आवृत्तियाँ लगभग समान हो जाती हैं। इस स्थितिमें, काउंटर-प्रॉपेगेटिंग बीम के बीच क्रॉसस्टॉक इंजेक्शन लॉकिंग की अनुमति दे सकता है, जिससे कि स्थायी तरंग एक पसंदीदा चरण में फंस जाए, इस प्रकार क्रमिक रोटेशन का जवाब देने के अतिरिक्त प्रत्येक बीम की आवृत्ति को दूसरे के लिए लॉक कर दिया जाए।
जबरदस्ती चक्कर लगाने से इस समस्या को काफी हद तक दूर किया जा सकता है। रिंग लेजर कैविटी को इसकी अनुनाद आवृत्ति पर संचालित एक यांत्रिक स्प्रिंग का उपयोग करके अपनी धुरी के बारे में क्लॉकवाइज और एंटी-क्लॉकवाइज घुमाया जाता है। यह सुनिश्चित करता है कि सिस्टम का कोणीय वेग सामान्यतः लॉक-इन थ्रेशोल्ड से दूर है। विशिष्ट दरें 400 हर्ट्ज हैं, जिसमें प्रति सेकंड 1 डिग्री के क्रम में चरम विचलन वेग है। डिथर लॉक-इन समस्या को पूरी तरह से ठीक नहीं करता है, क्योंकि हर बार रोटेशन की दिशा उलट जाती है, एक छोटा समय अंतराल उपस्तिथ होता है जिसमें रोटेशन की दर शून्य के करीब होती है और लॉक-इन संक्षेप में हो सकता है। यदि एक शुद्ध आवृत्ति दोलन बनाए रखा जाता है, तो ये छोटे लॉक-इन अंतराल जमा हो सकते हैं। 400 हर्ट्ज कंपन के लिए शोर प्रारंभ करके इसका उपचार किया गया।[3] लॉक-इन से बचने के लिए एक अलग दृष्टिकोण मल्टीऑसिलेटर रिंग लेजर जाइरोस्कोप में सन्निहित है,[4][5] जिसमें प्रभावी रूप से एक ही रिंग गुंजयमान यंत्र में विपरीत गोलाकार ध्रुवीकरण सह-अस्तित्व के दो स्वतंत्र रिंग लेज़र (प्रत्येक में दो काउंटरप्रॉपगेटिंग बीम होते हैं)। गुंजयमान यंत्र ध्रुवीकरण रोटेशन (एक नॉनप्लानर ज्योमेट्री 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 अलग करता है, प्रत्येक में दो काउंटरप्रॉपगेटिंग बीम होते हैं। फैराडे प्रभाव के माध्यम से गैर-पारस्परिक पूर्वाग्रह, या तो एक विशेष पतले फैराडे रोटेटर में, या लाभ माध्यम पर एक 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 एक स्थिर आउटपुट बीट का कारण बनता है। सैकड़ों kHz की आवृत्ति। एक आवृत्ति बढ़ जाती है और एक घट जाती है, जब जड़त्वीय घुमाव उपस्तिथ होता है; 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 रोटेशन दर निर्धारित हो सके। फैराडे पूर्वाग्रह आवृत्ति को किसी भी प्रत्याशित रोटेशन-प्रेरित आवृत्ति अंतर से अधिक चुना जाता है, इसलिए दो प्रतिप्रसार तरंगों को लॉक-इन करने का कोई अवसर नहीं है।
फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप
एक संबंधित उपकरण फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप है जो सग्नाक प्रभाव के आधार पर भी संचालित होता है, लेकिन जिसमें रिंग लेजर का हिस्सा नहीं है। इसके अतिरिक्त, एक बाहरी लेजर एक प्रकाशित तंतु रिंग में काउंटर-प्रॉपेगेटिंग बीम को इंजेक्ट करता है, जहां रोटेशन फाइबर रिंग के माध्यम से उनके गुजरने के बाद उन बीमों के बीच एक सापेक्ष चरण बदलाव का कारण बनता है। चरण बदलाव रोटेशन 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 रोटेशन के समानुपाती होता है, न कि इसका व्युत्पन्न। हालाँकि, फाइबर ऑप्टिक जाइरो की संवेदनशीलता को एक लंबे ऑप्टिकल फाइबर के द्वारा बढ़ाया जाता है, जो कॉम्पैक्टनेस के लिए कुंडलित होता है, जिसमें Sagnac प्रभाव को घुमावों की संख्या के अनुसार गुणा किया जाता है।
उदाहरण अनुप्रयोग
- एयरबस A320[6]
- भेड़ का बच्चा III[7] और अग्नि-चतुर्थ[8]
- अग्नि V[9]
- ASM-135 US एंटी-सैटेलाइट मिसाइल
- बोइंग 757|बोइंग 757-200
- बोइंग 777[10]
- B-52H AMI अपग्रेड के साथ[11]
- EF-111 रेवेन
- एफ-15 ईगल|F-15E स्ट्राइक ईगल
- F-16 फाइटिंग फाल्कन
- एचएएल तेजस
- MC-130E कॉम्बैट टैलॉन I और MC-130H कॉम्बैट टैलॉन II
- MQ-1C योद्धा
- MK39 शिप का आंतरिक नेविगेशन सिस्टम NATO सतह के जहाजों और पनडुब्बियों में उपयोग किया जाता है[12]
- P-3C ओरियन (उन्नयन के साथ)
- शौर्य (मिसाइल) मिसाइल।
- एसएच-60 सीहॉक#एमएच-60एस नाइट हॉक (सिएरा)|एमएच-60आर, एसएच-60 सीहॉक#एमएच-60आर सीहॉक|एमएच-60एस, एसएच-60 सीहॉक#एसएच-60एफ ओशनहॉक (फॉक्सट्रॉट) और एसएच-60 सीहॉक #SH-60B सीहॉक सीहॉक हेलीकॉप्टर
- सुखोई एसयू-30 एमकेआई
- त्रिशूल द्वितीय और ट्राइडेंट आईI मिसाइल
- पैरालाइन, रोलर संरेखण के लिए उपयोग किया जाता है
- अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन
- CAC/PAC JF-17 थंडर|JF-17 थंडर[13]
यह भी देखें
- accelerometer
- 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.
