Giroscópios de fibra Óptica
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| Publication Date: | 2016 |
| Format: | Master thesis |
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| Source: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
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Summary: | Tese de mestrado integrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016 |
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Giroscópios de fibra ÓpticaFibra ópticaGiroscópioÓpticaEfeito de SagnacVelocidade angularTeses de mestrado - 2016Departamento de FísicaTese de mestrado integrado, Engenharia Física, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016Os giroscopios sao sensores de rotacao que permitem manter a referencia angular a um dado referencial inercial. Sao hoje em dia utilizados nas mais diversas aplicacoes que operam nas mais variadas condicoes (meio espacial, aereo, terrestre ou aquatico) com os mais variados objetivos (sensor de posicao angular, velocidade angular ou aceleracao angular). Muitas das aplicacoes que utilizam giroscopios surgiram recentemente e com requisitos diversos das aplicacoes ditas tradicionais devido aos desenvolvimentos cientificos e tecnologicos que permitiram o surgimento de giroscopios com principios fisicos e caracteristicas muito dispares do principio fisico e das carateristicas na base do giroscopio mecanico. Os novos giroscopios surgiram nao so para substituir os giroscopios mecanicos, mas principalmente para potenciar o surgimento de novas aplicacoes ou para responder as necessidades tecnologicas de aplicacoes existentes. De entre os novos giroscopios que surgiram no seculo passado ha que destacar os giroscopios opticos que surgiram na segunda metade do seculo passado. Estes baseiam-se no efeito de Sagnac descoberto e estudado na primeira metade do seculo. Os giroscopios opticos diferem do giroscopio mecanico por serem sensores de velocidade angular e nao de posicao angular. Podem no entanto ser usados como sensores de posicao angular pela analise do sinal dos mesmos, integrando a velocidade angular em cada instante. Estes surgiram com o advento de duas tecnologias opticas essenciais: o laser que permitiu o surgimento dos giroscopios de anel laser e a fibra optica e o diodo laser que permitiram o surgimento dos giroscopio de fibra optica. Estes sao as duas maiores tecnologias de giroscópios opticos existentes, sendo que a que e mais estudada e desenvolvida atualmente e a tecnologia de giroscopios de fibra optica pela sua adaptabilidade e flexibilidade, podendo ser implementados em funcao de quase todas as aplicacoes de giroscopios existentes. E nos giroscopios de fibra optica que esta dissertacao se baseia. Foi realizada uma pesquisa teorica e um trabalho laboratorial de forma a estudar os giroscopios de fibra optica, as suas caracteristicas e limitacoes. Os objetivos principais foram alcancados tendo sido desenvolvido um giroscópio interferometrico de fibra optica com uma gama dinamica de cerca de 60 o/s e uma incerteza de cerca de 1o/s. Este, apesar de ter uma incerteza grande em relacao a gama dinamica (1:60), responde aos objetivos podendo ser utilizado como material didatico para as disciplinas da area da Optica. Por outro lado o trabalho realizado pode servir de base para investigacao e desenvolvimento de um giroscópio para aplicacoes mais avancadas com requisitos mais exigentes como sao as aplicacoes da area dos micro-satelites.Gyroscopes are rotary sensors which allow the maintaining of an angular reference to an inertial frame. Currently they are used in the most diverse range of appliances which operate in a variety of conditions (space, aero, ground or aquatic conditions) with different uses (as angular, rotation or torque sensors). Many gyroscope appliances appeared recently and with different requirements than older or so called traditional ones due to scientific and technological advances. This allowed for the appearance of gyroscopes that follow different physical principles and characteristics which are the basis of the mechanical gyroscope. New gyroscopes appeared not only to replace the mechanical ones yet to enable the new appliances to emerge or to give answer to the technological needs of existing ones. From within the new optical gyroscopes which emerged in the last century it is important to recall the optical gyroscopes which emerged in the second half of the last century. These are based on the Sagnac effect which was discovered and studied in the first half of the century. Optical gyroscopes differ from mechanical gyroscopes in that they are angular velocity sensors and not angular position sensors. They can however be used as angular position sensors through the analysis of their signal through the integration of the angular velocity in every moment. These appeared with the advent of two essential optical technologies: the laser, which allowed for the appearance of laser ring gyroscopes, optic fiber and laser diode, which allowed the development of fiber optic gyroscopes. These two are the major optic gyroscope technologies which exist being. The most studied and developed of the two is currently fiber optic due to its flexibility and capability to be adapted to almost any appliance. This dissertation is based on fiber optic gyroscopes. Theoretical research and laboratorial work was done in order to study optical gyroscopes: their characteristics and limitations. We create an interferometric fiber optic gyroscope with a dynamic range of approximately 60 o/s and an uncertainty of approximately 1 o/s. Although it had a large uncertainty with relation to the dynamic range (1:60), it fulfills the objectives, having the possibility of being used as didactic material for courses in the area of Optics or as the basis for further research and development of a gyroscope for more advanced appliances with harder requirements such as is the appliances in the subject area of micro-satellites.Abreu, Manuel Adler Sanchez deRepositório da Universidade de LisboaRicarte, João Carlos Pereira2017-01-19T10:43:00Z201620162016-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/26020TID:201613514porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T13:34:44Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/26020Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:48:28.829977Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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