대표적인 광학식 자이로인 링레이저 자이로는 반사경의 후방산란에 의해 작은 크기의 각속도 입력이 측정되지 않는 영역이 존재하게 되며 이를 락인(lock-in) 영역이라고 한다. 이러한 락인 영 역을 제거하기 위하여 매우 큰 정현파 진동을 자이로 몸체에 가해주어 이를 제거하는 방법이 널리 사용된다. 이와 같이 자이로 몸체에 정현파 진동을 인가하는 기계적인 장치를 디더(dither)라 한다. 디더는 자이로 크기에 따라 다양한 형상을 가지며 자이로 광경로가 비교적 큰 경우 단축 디더가 적용된다. 단축 디더의 경우 자이로 몸체의 중심에 위치하나 자이로의 광경로가 작은 경 우 3축 자이로에 동시에 정현파 진동을 인가하는 단일 디더가 사용된다. 단일 디더는 단축 디더와는 다르게 자이로가 일정 각도로 기울여져 디더의 스포크(spoke)에 장착되며 자이로를 장착 하기 위한 자이로 장착부가 스포크 끝단에 위치하게 된다. 그리고 디더 고정부는 단축 디더의 경우 자이로 몸체의 중심에 있지만 단일 디더의 경우 디더 외각에 위치하게 된다. 그러므로 단일 디더의 회전 중심이 단축 디더와는 다르게 자이로 몸체 중심부에 있지 않고 단일 디더 중심에 위치하게 된다. 이러한 단일 디더의 형상에 따라 디더 고유 주파수는 달라지게 되며 다른 디더 주 파수 해석 방법이 적용되어야 한다. 본 논문에서는 단일 디더의 형상에 따른 고유 주파수 특성 분석 수행 결과를 제시한다. 또한 모델링 및 시뮬레이션을 통하여 검증한 결과를 제시한다.

Analysis of Natural Frequency Characteristics according to Type of Cluster Dither with 3-axis Ring Laser Gyroscopes

Cheong-Joong Kim*, Jun-Eon An, Hae-Sung Yu, Kyu-Min Shim

The ring laser gyro, as a representative optical gyro, has an area where small angular velocity inputs are not measured due to backscattering of the reflector, and this area is called a lock-in. In order to remove this lock-in, a method of removing this by applying a very large sinusoidal vibration to the gyro body is widely used. In this way, a mechanical device that applies sinusoidal vibration to the gyro body is called a dither. Dither has various shapes depending on the gyro size, and when the gyro optical path is relatively large, single-axis dither is applied. In the case of a single-axis dither, it is located at the center of the gyro body, but if the optical path of the gyro is small, a cluster dither should be used that simultaneously applies sinusoidal vibration to the 3- axis gyro. In the cluster dither, unlike the single-axis dither, the gyro body tilted at a certain angle is mounted on the spoke of the dither, and the gyro mounting part for mounting the gyro is attached at the end of the spoke. In addition, the dither fixing hole is located in the center of the gyro body in the case of single-axis dither, but is located on the outside of the dither in the case of cluster dither. Therefore, unlike the single-axis dither, the rotation center of the cluster dither is not the same to the center of the gyro body, but is located at the center of the cluster dither. Depending on the shape of this cluster dither, the dither natural frequency varies and a different dither frequency analysis method must be applied. In this paper, we present the results of analyzing natural frequency characteristics according to the shape of a cluster dither. In addition, the results verified through modeling and simulation are presented.

Keywords: cluster dither, dither natural frequency, dither spoke, mounting part

Speaker 김천중* 국방과학연구소