Im Bereich der Trägheitsnavigation sind Glasfaser-Gyroskope (FOG) und Mikroelektromechanische System-Gyroskope (MEMS) zwei Kerntechnologien.Der erste dominiert den High-End-Markt mit extrem hoher Präzision, während letztere mit ihrer kompakten Größe und ihrem niedrigen Preis in die alltäglichen Szenarien eindringen.Sie bilden ein sich ergänzendes Muster, das auf Unterschieden in ihren Prinzipien beruht., die gemeinsam die Bedürfnisse der Trägheitsmessung von der Unterhaltungselektronik bis zur Luftfahrt unterstützen.
Prinzipielle Divergenz: Der grundlegende Unterschied zwischen optischer Interferenz und Mikrovibrationserkennung
Der Hauptunterschied zwischen den beiden Gyroskopen liegt in ihren physikalischen Prinzipien.die sich im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn entlang einer Glasfaserspule von Hunderten von Metern bis zu mehreren Kilometern ausbreitenWenn sich der Träger dreht, entsteht zwischen den beiden Strahlen ein optischer Wegunterschied, und die Winkelgeschwindigkeit kann durch Veränderungen der Interferenzgrenzen berechnet werden.Das gesamte System hat keine beweglichen mechanischen Teile und beruht hauptsächlich auf einer präzisen optischen Konstruktion.
MEMS-Gyroskope hingegen beruhen auf dem Coriolis-Effekt, bei dem Mikrostrukturen wie Stimmgabeln oder Resonanzringe auf einer Siliziumwafer geätzt werden und durch elektrostatische Kraft zu vibrieren angetrieben werden.Die während der Drehung erzeugten orthogonalen Vibrationen können durch Kapazitätsausänderungen zur Messung in elektrische Signale umgewandelt werdenDie Fertigung ist mit integrierten Schaltkreisverfahren kompatibel und ermöglicht die Integration auf Chip-Ebene, was der Schlüssel zur Miniaturisierung ist.
Performance-Spiel: Der Kompromiss zwischen Präzision und Wirtschaftlichkeit
Ein Vergleich der Leistungsparameter zeigt die Unterschiede in ihrer Positionierung.Modelle mit mittlerem bis hohem Niveau können eine Biasstabilität von weniger als 0 erreichen.MEMS-Gyroskope haben jedoch in der Regel eine Genauigkeit zwischen 1°/h und 1000°/h.Obwohl Produkte der taktischen Qualität einen Durchbruch von.05°/h stark von Temperatur und Vibrationen beeinflusst werden und eine algorithmische Kompensation erfordern.
MEMS ist kostengünstiger: mit einer Größe auf Millimeter-Ebene, einem Stromverbrauch auf Milliwatt-Ebene und einer Einheitskosten von nur wenigen US-Dollar,Es ist geeignet für die Massenproduktion von 100 Millionen TonnenDie Kosten für FOG liegen jedoch zwischen Hunderten und Tausenden von US-Dollar, da sie spezielle optische Fasern und optische Komponenten erfordern.und sein Stromverbrauch beträgt 100 Milliwatt zu 1 WattIn extremen Umgebungen ist die vollständig festgeformte Struktur von FOG ohne mechanischen Verschleiß jedoch zuverlässiger und hat eine bessere Stoß- und Vibrationsbeständigkeit.
Szenarioanpassung: Die Arbeitsteilung zwischen High-End-Notwendigkeit und Massenpopularisierung
Die Automobilelektronik ist ein typisches Anwendungsgebiet für MEMS. Im ESP-System moderner Autos erkennen MEMS-Gyroskope in Echtzeit die Schiebegeschwindigkeit des Fahrzeugkörpers.die Bremsung wird sofort eingeleitet, um das Fahrzeug zu stabilisieren;, und es ist zu einer Standardkonfiguration in Mid-to-High-End-Modellen geworden.Szenarien wie die Drehung des Bildschirms des Mobiltelefons und das Schweben der UAV beruhen ebenfalls auf dem Kostenvorteil, um eine funktionale Umsetzung zu realisieren.
Die Kommission ist der Auffassung, daß die Kommission in diesem Zusammenhang eine Reihe von Maßnahmen ergreifen muß, um die Verwirklichung des Binnenmarktes zu fördern.und die hohe Stabilität von FOG macht es zu einem KernbestandteilIn der Ölbohrung kann seine hohe Temperatur- und Hochdruckbeständigkeit die Bohrbahn genau überwachen.Sicherstellung der Treffergenauigkeit in komplexen elektromagnetischen Umgebungen.
Für die Guangzhou Maritime UAVs können bei Regen- und Nebelpatrouillen MEMS auf taktischer Ebene Kosten und Präzision ausgleichen.wenn eine langfristige Navigation ohne Satellitensignale erforderlich istDie Auswahl hängt von den Prioritäten MEMS für die Kostenempfindlichkeit und FOG für die Präzisionsanforderungen ab.
Zukunftstrends: gegenseitiger Fortschritt in der Ergänzung
Die technologische Iteration verschwimmt die Grenzen zwischen den beiden: Die Präzision von MEMS verbessert sich weiterhin durch Materialmodifikation und Algorithmusoptimierung.Die OCS-Geräte von Google haben ihre Mikrospiegelkomponenten übernommenInzwischen macht FOG Durchbrüche in der Miniaturisierung, wobei Militärmodelle bereits für Handheld-Geräte angepasst sind.
Auf lange Sicht werden sich die beiden weiterhin ergänzen: MEMS wird seine Präsenz in der Unterhaltungselektronik, dem Internet der Dinge und anderen Bereichen vertiefen;Die Position von FOG in High-End-Szenarien wie Luft- und Raumfahrt und strategische Navigation bleibt unerschütterlichDie künftige Innovationsrichtung könnte in der integrierten Anwendung der beiden mit der Satellitennavigation liegen, um ein besseres Gleichgewicht zwischen Präzision und Kosten zu finden.
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