imported>Bautsch: /* Genauigkeit */ Wikilinkfix

2026-03-27T09:29:15Z

Genauigkeit: Wikilinkfix

Neue Seite

Ein '''Faserkreisel''' (engl. ''Interferometer Fiber-Optic Gyroscope'', kurz IFOG) ist ein [[Gyroskop]], das auf der [[Interferenz (Physik)|Interferenz]] zweier Lichtstrahlen beruht, die gegenläufig in einer aufgewickelten [[Lichtwellenleiter|Glasfaser]] umlaufen. Es dient der Messung von [[Winkelgeschwindigkeit]]en.

[[Datei:Fibre-optic-interferometer.svg|mini|Prinzipaufbau eines Faserkreisels mit Glasfaser]]
Der Aufbau und die Funktionsweise des Faserkreisels beruht auf dem Prinzip des [[Sagnac-Interferometer]]s. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass der Strahl nicht über [[Spiegel]] im Kreis geführt wird, sondern über eine [[Glasfaserkabel|Glasfaser]]. Die Glasfaser wird dabei nicht nur einmal im Kreis geführt, sondern es werden viele Windungen aufgewickelt (bis zu 5 km lang). Dadurch erhält man auf relativ kleinem Raum eine wesentlich größere umschlossene Fläche als bei einem Umlauf und dadurch eine wesentlich besser messbare [[Phasenverschiebung]] beziehungsweise Differenzfrequenz bei Interferenz.

Mit dem Faserkreisel verwandt ist der [[Laserkreisel]], dessen Funktion ebenfalls auf dem Sagnac-Effekt beruht. Während der Laserkreisel einen mit im Ring liegenden Laser verwendet, kann beim Faserkreisel eine externe Strahlungsquelle, zum Beispiel die Strahlung einer [[Laserdiode]], eingekoppelt werden.

== Genauigkeit ==
Die Stabilität von Faserkreiseln ist i. d. R. geringer als die von Laserkreiseln. Faserkreisel zeigen [[Drift (Messtechnik)|systematische Abweichungen]] von etwa 0,003°/h bis 100°/h, während Laserkreisel im Bereich von 0,001°/h bis 10°/h liegen. Im Allgemeinen zeigen Faserkreisel jedoch eine höhere Winkelauflösung (bis 0,01 [[Bogensekunde]]n), während kommerzielle Laserkreisel etwa 1 Bogensekunde Winkelauflösung zeigen. Im Gegensatz dazu zeigen Laserkreisel i. d. R. bessere Linearität als Faserkreisel und sind bei entsprechend stabilem Aufbau temperaturstabiler.

Der ''Random Walk'' (Rauschen) liegt bei Faserkreiseln je nach Technologie zwischen 0,0001°/h<sup>0.5</sup> und 0,5°/h<sup>0.5</sup>. Er beschreibt die zufällige Winkeldrift.

Als nordsuchende Systeme sind mechanische [[Kreiselkompass]]e heute in quasi-statischer Umgebung noch deutlich preiswerter als die zu initialisierenden Faserkreisel (zum Beispiel für Anwendungen auf Handelsschiffen). Die Ausrichtgenauigkeit ist wenig besser als 1°.

== Anwendungen ==

Faserkreisel sind im Gegensatz zu Laserkreiseln relativ kompakt und preiswerter als jene, Systeme können als [[integrierte Optik]] sehr kompakt gebaut werden.<ref>{{Patent| Land=EP| V-Nr=0092831| Code=A2| Typ=Patentanmeldung| Titel=Optische Faserkreisel| A-Datum=1983-04-25| V-Datum=1983-11-02| Anmelder=Sumitomo Electric Industries| Erfinder=Kenichi Yoshida et al}}</ref> Anders als [[Kreiselkompass]]e enthalten sie keine bewegten Teile und keine [[Verschleiß]]teile. Allerdings waren die Kosten noch so hoch, dass sie bis 2004 nicht in Konsumgüter Eingang gefunden haben. Mit steigender Stabilität und Fertigungszahlen haben sie als [[Optomechatronik|optomechatronische]] Systeme jedoch das Potential, rein mechanische Systeme abzulösen, zumal sie keine Hochlaufzeit benötigen. Ein Nachteil ist der Verlust der Orientierung bei Ausfall der Stromversorgung.

Sie werden als [[Inertiales Navigationssystem|inertiale Navigationshilfe]] verwendet. Sie kommen unter anderem in Navigationssystemen für Flugzeuge, Schiffe und Unterwasserfahrzeuge zum Einsatz. Ferner werden sie zum Beispiel in den Entwicklungsabteilungen der Automobilhersteller und Automobil-Zulieferer zusammen mit [[Global Positioning System|GPS]] zur Analyse des [[Fahrdynamik|fahrdynamischen]] Verhaltens verwendet sowie für die Lageregelung von Satelliten.

Faserkreisel dienen der autarken Navigation des deutsch-schwedischen [[Marschflugkörper]]s [[Taurus (Marschflugkörper)|Taurus]].

== Literatur ==
* Reinhard Drews: ''Meßtechnik am Kraftfahrzeug, mobil und stationär.'' Expert Verlag, Ehningen 1991, ISBN 3-8169-0712-1.
* Jan Wendel: ''Integrierte Navigationssysteme.'' Sensordatenfusion - GPS und Inertiale Navigation, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2011, ISBN 978-3-486-70439-6.
* Helmut Naumann, G. Schröder, Martin Löffler-Mang: ''Handbuch Bauelemente der Optik.'' Grundlagen - Werkstoffe - Geräte - Messtechnik, 7. Auflage, Carl Hanser Verlag, München 2014, ISBN 978-3-446-42625-2.
* Hans-Rolf Tränkler, Leonhard M. Reindl (Hrsg.): ''Sensortechnik.'' Handbuch für Praxis und Wissenschaft, 2. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2014, ISBN 978-3-642-29941-4.

== Weblinks ==
* {{Patent| Land=DE| V-Nr=3727167| Code=A1| Typ=Patentanmeldung| Titel=Faserkreisel| A-Datum=1987-08-14| V-Datum=1989-02-23| Anmelder=Teldix GmbH| Erfinder=Eberhard Kiesel}}
* [http://www.imar-navigation.de/downloads/papers/atz_6_2002_de.pdf Inertiale Meßsysteme mit faseroptischen Kreiseln für Fahrdynamik und Topologiedaten-Erfassung] (abgerufen am 15. Dezember 2017)
* [http://web.eah-jena.de/fhj/etit/fb/Home-Labor/Messtechnik/Sensorik/Documents/V3_Sensorik_Faseroptisch.pdf Faseroptische Sensoren (FOS)] (abgerufen am 15. Dezember 2017)
* [https://d-nb.info/1054135312/34 Physikalische Modellierung und Analyse thermisch und mechanisch bedingter Messabweichungen in faseroptischen Rotationssensoren] (abgerufen am 15. Dezember 2017)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Navigation]]
[[Kategorie:Laseranwendung]]
[[Kategorie:Faseroptik]]
[[Kategorie:Optisches Messgerät]]
[[Kategorie:Optomechatronik]]

Faserkreisel - Versionsgeschichte

imported>Bautsch: /* Genauigkeit */ Wikilinkfix