慣性ナビゲーションの分野では,光ファイバージロスコップ (FOG) とマイクロ電気機械システム (MEMS) のジロスコップは2つのコア技術である.前者は超高精度で高級市場を支配しています低コストで日常のシナリオに浸透します. 互いの代替品ではなく,原則の違いに基づいた互いを補完するパターンを形成します消費電子機器から航空宇宙まで,慣性センサーのニーズを共同でサポートします.
原則差異: 光学干渉と微振動感知の根本的な違い
この2つのジロスコップの基本的な違いは,物理原理にあります.FOGはサグナック効果に基づいています.数百メートルから数キロメートルまでの光ファイバーコイルに沿って 時計の指針に沿って,時計の指針に反して伝播するキャリアが回転すると,2つのビームの間に光路の差が発生し,角速度は干渉フレージの変化によって計算できます.この システム の 全体 に は 動く 機械 的 な 部品 が あり ませ ん.それ は 主に 精密 な 光学 設計 に 依存 し て い ます.
一方,MEMS 陀螺鏡 は コリオリス 効果 に 依存 し て い ます.チューニング フォーク や rezonant リング の よう な 微細 な 構造 は,シリコン ウェーファー に 刻まれ,静電 力 を 通し て 振動 する よう に 駆動 さ れ ます.回転中に生成される正交振動は,測定のための容量変化によって電気信号に変換することができます製造は集積回路プロセスと互換性があり,チップレベルの統合が可能になり,これは小型化の鍵です.
パフォーマンスゲーム: 精度 と 費用 効率 の 間 の 妥協
性能パラメータを比較すると,位置付けの違いが明らかになります.精度に関しては,FOGには重要な利点があります.中級から高級のモデルでは,偏差安定度は0未満です.001°/hで,衛星信号なしで長期間高精度ナビゲーションを維持する.しかし,MEMS陀螺鏡は,通常,1°/hから1000°/hまでの精度を持っています.戦闘用品は 突破口を成し遂げています温度や振動の影響を受け,アルゴリズムによる補償が必要です.
MEMSは費用対効果ではるかに優れています ミリメートルの大きさで ミリワットレベルの消費電力で 単一ユニットのコストはわずか数ドルで量産量100百万台に適していますFOGは,特殊な光ファイバーと光学部品を必要とし,コストは数百から数千米ドルに及びます.その容量は主に立方センチメートルレベルです.電力消費量は100ミリワット~1ワットですしかし,極端な環境では,機械的磨損のないFOGの固体構造はより信頼性があり,衝撃と振動抵抗性が高くなります.
シナリオ 適応: 高級 ニーズ と 大衆 普及 の 間 の 労働 の 分割
MEMSの典型的な応用分野は,自動車電子機器である.現代の車のESPシステムでは,MEMS陀螺鏡が車両ボディのイイ率をリアルタイムで検出する.滑り前兆が検出されたとき,MEMSは車体内を回転させる.車両を安定させるため,即座にブレーキの介入が開始されます.中高級モデルでは標準化されている.携帯電話のスクリーン回転やUAVの浮遊などのシナリオは,機能的な実装を実現するためにコスト優位性にも依存しています.
FOGは高精度なフィールドを支配する.海上航海船は長期間にわたって衛星信号から独立する必要があります.そしてFOGの高い安定性により,それはコアコンポーネントになります油井採掘では,高温および高圧耐性により,掘削軌跡を正確に監視することができる.戦術級FOGはさらにミサイル指導に使用される.複雑な電磁環境でヒット精度を確保する.
中端市場では重複がある. 雨や霧の巡査中に広州海上UAVでは,戦術レベルのMEMSはコストと精度をバランスできます.衛星信号なしで長時間航海が必要なら選択は,コスト感度に関する優先順位と,精度要求に関する優先順位によって決まる.
互いを補完する相互の進歩
テクノロジーの繰り返しは 両者の境界を模糊させています. MEMSの精度は材料の修正とアルゴリズムの最適化によって改善し続けています.GoogleのOCS機器はマイクロミラーコンポーネントを採用しました2030年までに30万台に達すると予想されています. 一方,FOGは小型化で突破点を達成しており,軍用モデルはすでにハンドヘルドデバイスに適応しています.
MEMSは,消費者電子機器,モノのインターネットなどの分野での普及を深める.FOGは,航空宇宙や戦略航海などの高級シナリオにおける地位は揺るぎないままです未来におけるイノベーションの方向性は,精度とコストのバランスをより良く保つために,衛星ナビゲーションと両者の統合的な適用にあります.
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