대표적인 광학식 자이로인 링레이저 자이로는 반사경의 후방산란에 의해 작은 입력 각속도를 측정하지 못하는 영역이 존재하며 이를 lock-in 영역이라 부른다. 광경로 28 cm 링레이저 자이로의 경우 lock-in을 제거하 기 위해 주파수가 약 400 Hz이고 lock-in 영역 보다 1000배 이상의 진폭을 가지는 기계적인 정현파 진동을 연속적으로 링레이저 자이로 몸체에 인가하는 방법이 있다. 이와 같은 정현파 진동을 링레이 저 자이로 몸체 에 인가하는 기계적인 구조물을 디더라고 한다. 디더는 링레이저 자이로 몸체의 중심에 위치하여 하우징에 고정되며 링레이저 자이로 몸체에 정현파 진동을 인가하기 위하여 링레이저 자이로 몸체는 디더에 고정되 도록 제작된다. 1축의 링레이저 자이로에는 1개의 디더가 장착되며 디더 설계에서 관성항법장치 구성을 위해 3축의 링레이저 자이로의 디더 주파수는 상호 간섭을 회피하기 위하여 약 30 Hz 이상 차이 가 나도록 구성 한다. 디더 설계에서 가장 중요한 부분은 디더의 공진 주파수이며 이를 원하는 디더 주파수가 되도록 설계하며 디더에 PZT를 장착하여 디더 진폭을 제어한다. 본 논문에서는 동시에 3축 링레이저 자 이로에 정현파 진 동을 인가하기 위한 단일디더 설계에 대한 연구 결과를 제시한다. 단일디더 설계 결과는 기계적인 설계 도구를 이용한 M&S를 통하여 설계 결과의 타당성을 검증하고 실제 단일디더를 제작 및 시험을 통하여 검증한 결과를 제시한다.

A Study on the Design of Single Dither Mounting 3-Axis Ring Laser Gyroscopes

Cheon-Joong Kim, Jun-Eon An, Kyu-Min Shim

Ring laser gyroscope, which is a typical optical gyroscope, has a region where small input angular velocity cannot be measured due to backscattering of a reflector, and this is called a lock-in region. In the case of a ring laser gyro with an optical path length of 28 cm, the mechanical sinusoidal vibration with a frequency of about 400 Hz and an amplitude greater than 1000 times that of the lock-in area to the body of the ring laser gyroscope to remove lock-in is continuously applied. A mechanical device that applies such a sine wave vibration to the body of a ring laser gyro is called a dither. The dither is located at the center of the ring laser gyro body and fixed to the housing, and the ring laser gyro body is made to be fixed to the dither in order to apply sine wave vibration to the ring laser gyro body. One dither is generally installed in the 1- axis ring laser gyroscope, and dither frequencies of 3-axis ring laser gyroscopes in the inertial navigation system are designed to have a difference of about 30 Hz or more between axes to avoid mutual interference. The most important part of the dither design is the resonant frequency of the dither, which is designed to be the desired dither frequency, and the dither amplitude is controlled by attaching PZT to the dither. In this paper, we present the results of a single dither design for applying simultaneously sinusoidal vibration to 3-axis ring laser gyroscopes and then validates the single dither design result through M&S using a mechanical design tool. And single dither fabrication and testing results are also presented. Keywords: ring laser gyroscope, single dither, lock-in

Speaker 김천중 국방과학연구소