लेजर जाइरोस्कोपएयरोस्पेस, रक्षा, रोबोटिक्स, समुद्री इंजीनियरिंग और स्वायत्त वाहनों में उच्च सटीकता वाले नेविगेशन, रवैया नियंत्रण और पोजिशनिंग सिस्टम में एक मुख्य घटक बन गए हैं। असाधारण स्थिरता के साथ रोटेशन को मापने की उनकी क्षमता - चलती यांत्रिक भागों पर भरोसा किए बिना - उन्हें ऐसे वातावरण के लिए आवश्यक बनाती है जहां सटीकता, विश्वसनीयता और दीर्घकालिक स्थायित्व महत्वपूर्ण हैं।
एक लेज़र जाइरोस्कोप किसके आधार पर संचालित होता है?सैग्नैक प्रभाव, एक भौतिक सिद्धांत जहां दो लेजर किरणें एक बंद ऑप्टिकल गुहा के भीतर विपरीत दिशाओं में यात्रा करती हैं। जब सिस्टम घूमता है, तो बीम के बीच पथ की लंबाई का अंतर बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप मापने योग्य आवृत्ति बदलाव होता है। यह आवृत्ति बदलाव सीधे कोणीय वेग से मेल खाता है।
यांत्रिक गतिमान भागों की अनुपस्थिति घिसाव, बहाव और रखरखाव की आवश्यकताओं को काफी कम कर देती है, जबकि स्थिर ऑप्टिकल कैविटी तापमान में उतार-चढ़ाव या कंपन-भारी ऑपरेटिंग वातावरण के तहत भी दीर्घकालिक प्रदर्शन सुनिश्चित करती है। ऑप्टिकल सुसंगतता बनाए रखने और सटीक-इंजीनियर्ड लेजर घटकों का लाभ उठाकर, लेजर जाइरोस्कोप मिशन-महत्वपूर्ण प्रणालियों के लिए उपयुक्त अत्यधिक स्थिर आउटपुट उत्पन्न करते हैं।
निम्नलिखित तालिका एयरोस्पेस और औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले उच्च-प्रदर्शन वाले लेजर जाइरोस्कोप के लिए विशिष्ट विशिष्टताओं का सारांश प्रस्तुत करती है:
| पैरामीटर | विनिर्देश |
|---|---|
| लेजर प्रकार | हे-ने या सॉलिड-स्टेट लेजर |
| माप अक्ष | एकल-अक्ष या बहु-अक्ष |
| घूर्णन संवेदनशीलता | 0.0001°/घंटा तक |
| पूर्वाग्रह स्थिरता | <0.001°/घंटा |
| स्केल फैक्टर गैर-रैखिकता | <10 पीपीएम |
| यादृच्छिक चाल | < 0.001°/√h |
| उत्पादन का प्रकार | डिजिटल या एनालॉग सिग्नल |
| तापमान रेंज आपरेट करना | -40°C से +70°C |
| आघात प्रतिरोध | 1000 ग्राम तक |
| कंपन प्रतिरोध | -40°C से +70°C |
| जीवनभर | 50,000+ घंटे तक |
ये पैरामीटर दर्शाते हैं कि जब अनुप्रयोगों को असम्बद्ध परिशुद्धता की आवश्यकता होती है तो लेजर जाइरोस्कोप मैकेनिकल और एमईएमएस जाइरोस्कोप से कैसे बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
लेज़र कैविटी स्थिरता, ऑप्टिकल घटक निर्माण और डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग में प्रगति ने लेज़र जाइरोस्कोप के उपयोग को काफी बढ़ा दिया है। वे उन प्रणालियों में उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं जिनकी आवश्यकता होती है:
लेज़र जाइरोस्कोप बेहद कम बहाव प्रदान करते हैं, जिससे प्लेटफ़ॉर्म जीपीएस जैसे बाहरी संदर्भों पर निर्भरता के बिना सटीक अभिविन्यास बनाए रख सकते हैं।
ऊबड़-खाबड़ ऑप्टिकल कैविटी और सीलबंद आवास कंपन, तापमान परिवर्तन और झटके के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रदान करते हैं, जिससे विमान, अंतरिक्ष यान, नौसैनिक जहाजों और सैन्य वाहनों में विश्वसनीय संचालन संभव हो पाता है।
एक्सेलेरोमीटर के पूरक के लिए लेजर जाइरोस्कोप को अक्सर जड़त्वीय नेविगेशन सिस्टम (आईएनएस) में एकीकृत किया जाता है, जो इसके लिए आवश्यक पूर्ण 6-डीओएफ गति ट्रैकिंग प्रदान करता है:
स्वायत्त विमान नियंत्रण
गहरे समुद्र में नेविगेशन
उपग्रह स्थिरीकरण
सैन्य लक्ष्यीकरण प्रणाली
औद्योगिक रोबोटिक्स
चूंकि किसी यांत्रिक रोटर का उपयोग नहीं किया जाता है, लेजर जाइरोस्कोप को कम अंशांकन चक्र की आवश्यकता होती है और लंबी सेवा जीवन प्रदान करते हैं।
स्थिर लेजर स्रोत, डिजिटल प्रोसेसिंग के साथ मिलकर, जटिल या शोर वाली परिचालन स्थितियों में भी स्वच्छ आउटपुट सिग्नल सुनिश्चित करते हैं।
उद्योगों में अति-विश्वसनीय नेविगेशन की मांग बढ़ रही है। लेजर जाइरोस्कोप डिजाइन और तैनाती के भविष्य को प्रभावित करने के लिए कई रुझानों की उम्मीद की जाती है:
जैसे-जैसे ड्रोन, मानव रहित जमीनी वाहन और सूक्ष्म उपग्रहों का विस्तार होगा, छोटे लेकिन उच्च-प्रदर्शन वाले जाइरोस्कोप आवश्यक होंगे। कॉम्पैक्ट ऑप्टिकल सर्किट और एकीकृत फोटोनिक्स एक प्रमुख भूमिका निभाएंगे।
अत्यधिक तापमान परिवर्तन, विकिरण जोखिम और कंपन की भरपाई करने में सक्षम जाइरो प्रणालियों की ओर विकास का रुझान बढ़ रहा है - जो उन्हें गहरे अंतरिक्ष अभियानों के लिए उपयुक्त बनाता है।
अगली पीढ़ी के जाइरोस्कोप में उन्नत डीएसपी एल्गोरिदम की सुविधा होगी, जो अधिक कुशल त्रुटि क्षतिपूर्ति, वास्तविक समय निदान और पूर्वानुमानित रखरखाव क्षमताओं की अनुमति देगा।
लेजर जाइरोस्कोप को तेजी से इनके साथ जोड़ा जाएगा:
जीएनएसएस
स्टार ट्रैकर्स
दृष्टि-आधारित नेविगेशन
रडार सेंसर
ऐसे हाइब्रिड सिस्टम एक या अधिक बाहरी संदर्भ सिग्नल अनुपलब्ध होने पर भी सटीकता बनाए रखेंगे।
नई ऑप्टिकल सामग्री और लेजर स्रोत ऊर्जा दक्षता में सुधार कर रहे हैं, जिससे बैटरी चालित प्रणालियों में लंबे समय तक परिचालन जीवन संभव हो रहा है।
उपयुक्त जाइरोस्कोप को चुनने के लिए एप्लिकेशन-विशिष्ट प्रदर्शन आवश्यकताओं का मूल्यांकन करना आवश्यक है। निम्नलिखित कारकों का चयन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है:
उच्च-स्तरीय एयरोस्पेस अनुप्रयोग अल्ट्रा-लो पूर्वाग्रह बहाव और असाधारण स्केल-फैक्टर रैखिकता की मांग करते हैं।
कंपन-तीव्र वातावरण में काम करने वाले सिस्टम - जैसे सैन्य वाहन या ड्रिलिंग प्लेटफ़ॉर्म - मजबूत ऑप्टिकल डिज़ाइन और कंपन-मुआवजा तंत्र से लाभान्वित होते हैं।
आधुनिक नेविगेशन कंप्यूटरों में सीधे एकीकरण के लिए डिजिटल आउटपुट जाइरोस्कोप को तेजी से पसंद किया जा रहा है।
जिन प्रणालियों को लंबे परिचालन जीवन या रखरखाव के लिए सीमित पहुंच की आवश्यकता होती है, वे लेजर जाइरोस्कोप के गैर-यांत्रिक डिजाइन से काफी लाभान्वित होते हैं।
जबकि लेजर जाइरोस्कोप एमईएमएस उपकरणों की तुलना में अधिक महंगे हैं, वे मिशन-महत्वपूर्ण संचालन के लिए आवश्यक प्रदर्शन स्तर प्रदान करते हैं।
ए1:लेजर जाइरोस्कोप वैश्विक नेविगेशन और नियंत्रण उद्योगों में सटीकता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन के मानकों को फिर से परिभाषित करना जारी रखते हैं। विषम परिस्थितियों में सटीक घूर्णी माप प्रदान करने की उनकी क्षमता उन्हें एयरोस्पेस और रक्षा से लेकर स्वायत्त प्रणालियों और वैज्ञानिक अन्वेषण तक के अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में स्थापित करती है। जैसे-जैसे ऑप्टिकल इंजीनियरिंग और डिजिटल प्रोसेसिंग में प्रगति तेज हो रही है, प्रौद्योगिकी के और भी अधिक कॉम्पैक्ट, मजबूत और अगली पीढ़ी के नेविगेशन सिस्टम में एकीकृत होने की उम्मीद है।
ए2:एमईएमएस जाइरोस्कोप उपभोक्ता और हल्के-औद्योगिक उपयोग के लिए उपयुक्त हैं लेकिन बहाव, पूर्वाग्रह अस्थिरता और पर्यावरणीय संवेदनशीलता से जूझते हैं। दूसरी ओर, लेजर जाइरोस्कोप, विभिन्न तापमानों और कंपन स्तरों पर काफी उच्च परिशुद्धता, कम शोर और बेहतर स्थिरता प्रदान करते हैं। यह उन्हें एयरोस्पेस, रक्षा और उच्च परिशुद्धता औद्योगिक प्रणालियों के लिए पसंदीदा समाधान बनाता है जहां विश्वसनीयता और सटीकता से समझौता नहीं किया जा सकता है।
लेजर जाइरोस्कोप वैश्विक नेविगेशन और नियंत्रण उद्योगों में सटीकता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन के मानकों को फिर से परिभाषित करना जारी रखते हैं। विषम परिस्थितियों में सटीक घूर्णी माप प्रदान करने की उनकी क्षमता उन्हें एयरोस्पेस और रक्षा से लेकर स्वायत्त प्रणालियों और वैज्ञानिक अन्वेषण तक के अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में स्थापित करती है। जैसे-जैसे ऑप्टिकल इंजीनियरिंग और डिजिटल प्रोसेसिंग में प्रगति तेज हो रही है, प्रौद्योगिकी के और भी अधिक कॉम्पैक्ट, मजबूत और अगली पीढ़ी के नेविगेशन सिस्टम में एकीकृत होने की उम्मीद है।
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