1. Overzicht
In tegenstelling tot de traditionele mechanische gyroscopen met roterende rotoren en de gewone trillende MEMS-gyroscopen, is de
Gyroscoop met glasvezel (FOG)is een hoge-precisie traagheidssensor zonder bewegende mechanische onderdelen.Het maakt gebruik van de optische transmissie kenmerken van gegoten optische vezels om nauwkeurig de hoek snelheid van roterende objecten te metenMet de unieke voordelen van ultra-hoge precisie, uitstekende stabiliteit en onmiddellijke opstart, vult FOG het vraaggat van high-end traagheidsnavigatie dat gewone sensoren niet kunnen vervullen.
FOG heeft een extreem breed dynamisch meetbereik.en ook snel reageren op hoge snelheid rotatie van vliegtuigen en roterende machinesHet ondersteunt start met nul vertraging en werkt stabiel zonder de opwarmtijd die mechanische gyroscopen vereisen, wat cruciaal is voor industriële en ruimtevaart-scenario's met hoge precisie en snelle respons.
Volgens de structurele configuratie is FOG onderverdeeld in eenassige en drieassige typen.met een vermogen van meer dan 50 W. Drie-assige FOG kan volledige driedimensionale houding volgen met een hogere algehele nauwkeurigheid, maar het is groter in omvang, duurder en complexer te kalibreren,en wordt veel gebruikt in vliegtuigen, onbemande voertuigen, schepen en andere high-end full-position navigatieapparatuur.onderwaterdetectiesystemen en hoge-precisie inertiemetersystemen.
2Kernwerkingsbeginsel: Sagnac-effect
Het gehele werkmechanisme van glasvezel gyroscopen is gebaseerd op het klassieke Sagnac-effect, dat door een eenvoudige en intuïtieve analogie kan worden begrepen.Stel je twee hardlopers voor die vanaf hetzelfde punt op een cirkelbaan beginnenAls de hele baan in de tussentijd draait, moet de hardloper die in dezelfde richting als de baan draait, een grotere afstand afleggen.terwijl de tegenpartij een kortere afstand aflegt., wat resulteert in een klein tijdsverschil bij hun aankomst.
FOG werkt exact op dezelfde manier met licht als de "loper" en met optische vezels als de "circulaire baan".die is gesplitst in twee identieke balkenAls de gyroscoop statisch is, keren de twee stralen tegelijkertijd terug zonder faseverschil.
Als het apparaat draait, verandert het optische transmissiespoor subtiel.een klein tijdsverschil en faseverschil vormenDit faseverschil is strikt evenredig aan de rotatiehoek snelheid.het systeem kan de real-time rotatiesnelheid van de drager nauwkeurig oplossenHet is de moeite waard op te merken dat dit effect eerder voortvloeit uit de verandering van het effectieve optische pad bij rotatie dan uit de verandering van de lichtsnelheid.het waarborgen van een zeer hoge meetstabiliteit en nauwkeurigheid.
3. Basis samenstelling van FOG
Een glasvezel gyroscoop is een compleet opto-elektronisch geïntegreerd systeem, bestaande uit lichtbron, optische koppeling, glasvezel spoel, fotodetector en signaalverwerkingscircuit.Alle componenten werken nauwkeurig samen om kleine optische faseveranderingen om te zetten in leesbare en nauwkeurige hoeksnelheidssignalen.
Lichtbron: Het zorgt voor stabiel licht met een lage coherentie (zoals SLD- en ASE-lichtbronnen) voor het gehele systeem.Een stabiele lichtuitgang is de basisgarantie voor het onderdrukken van optisch lawaai en het waarborgen van de nauwkeurigheid van de metingen van FOG op lange termijn.
Optische koppeling en Y-koppelingsgolfleiding: Als kernoptische splitsings- en combinatiecomponent splitsen de 2×2 X-type koppeling en de Y-golfgeleider de enkele lichtbundel in twee omgekeerde verspreidingsbundels en combineren ze het teruggekeerde licht.Ondertussen..., realiseert het polarisatiecontrole en fase-modulatie, waardoor de basis wordt gelegd voor de detectie van het Sagnac-effect.
Fibre coilHet is de kernsensor van FOG, gemaakt van ultra-lange optische vezels die nauw in meerdere bewegingen worden gewikkeld. Meer spoelbewegingen en een langere vezellengte kunnen het kleine Sagnac-fasendifferentie versterken.effectief verbeteren van de gevoeligheid en nauwkeurigheid van sensorenHet wikkelingsproces en de structurele stabiliteit van de vezelspoel bepalen rechtstreeks de algemene prestaties van de gyroscoop.
Foto-detectorHet werkt als de optische signaalontvanger van het systeem. Het vangt de storende lichtstralen met faseverschillen op, zet subtiele lichtintensiteitsveranderingen om in zwakke elektrische signalen.en geeft originele gegevens voor latere algoritmeoplossing.
Signalverwerkingscircuit: Het versterkt, demoduleert en kalibreert de zwakke oorspronkelijke elektrische signalen, filtert geluidsinterferentie en berekent en geeft uiteindelijk nauwkeurige, stabiele en bruikbare hoekversnellingsgegevens.
4Voordelen, beperkingen en applicatiepositiëring
Vergeleken met mechanische gyroscopen en MEMS gyroscopen hebben glasvezel gyroscopen unieke kernkrachten.zeer lage langdurige drift en uitstekende werkstabiliteitZe hebben een sterke trillings- en schokbestendigheid, onmiddellijke start zonder vertraging en een zeer hoge meetnauwkeurigheid.die zich kan aanpassen aan langdurige continue werking in ruwe omgevingen zoals de luchtvaart, maritieme en diepzeescenario's.
Ondertussen heeft FOG ook duidelijke toepassingsbeperkingen. Het vereist ultra-lange glasvezels en precisie-optische apparaten, wat resulteert in een groter volume en gewicht,hogere productiekosten en relatief hoger stroomverbruikDaarom kan het niet worden geminiaturiseerd en gepopulariseerd zoals MEMS gyroscopen van consumentenniveau, en is het niet geschikt voor kleine draagbare apparaten met batterij.
In de industriële en inertiale navigatiemarkt vervangt FOG MEMS gyroscopen niet, maar vormt het een perfecte complementaire relatie.lage kosten en massale civiele toepassingen, terwijl glasvezel gyroscopen zijn toegewijd aan zeer nauwkeurige, zeer stabiele en zeer betrouwbare professionele navigatiescenario's.Het is de kern traagheidssensor voor high-end apparatuur zoals vliegtuigenHet is een belangrijke factor in de ontwikkeling van de technologieën voor het detecteren van hoge snelheid en het detecteren van hoge snelheid op schepen, diepzeedetectoren en zeer nauwkeurige inertiële navigatiesystemen.
Uw bericht moet tussen de 20-3.000 tekens bevatten!
