1. 개요
회전 로터와 일반적인 진동 MEMS 자이로스코프와 전통적인 기계 자이로스코프와 달리,
광섬유 자이로스코프 (FOG)움직일 수 있는 기계 부품이 없는 고정도 관성 센서입니다.그것은 회전 물체의 각속도를 정확하게 측정하기 위해 코일 광섬유의 광학 전송 특성을 사용합니다초고도의 정확성, 우수한 안정성 및 즉각적인 시작의 독특한 장점으로, FOG는 일반 센서가 충족할 수 없는 고급 관성 내비게이션의 요구 격차를 채우게 됩니다.
FOG는 매우 넓은 동적 측정 범위를 가지고 있습니다. 그것은 지구 회전만큼 미묘한 매우 느린 회전을 포착 할 수 있습니다.또한 항공기 및 회전 기계의 고속 회전에도 신속하게 반응합니다.그것은 제로 지연 시작을 지원하고 기계적 자이로스코프에 의해 요구되는 따뜻해지는 시간없이 안정적으로 작동합니다. 이는 높은 정확성과 빠른 반응 산업 및 항공 우주 시나리오에 중요합니다..
구조 구성에 따라 FOG는 단일 축 및 세 축 유형으로 나뉘어 있습니다. 단일 축 FOG는 작은 크기, 가벼운 무게, 저렴한 비용 및 간단한 캘리브레이션을 특징으로합니다.기본 단일 방향 자세 안정화 시스템에 적합합니다.3축 FOG는 전체적으로 더 높은 정확도로 완전한 3차원 자세 추적을 실현 할 수 있지만 크기가 더 크고 비용이 더 높고 캘리브레이션이 더 복잡합니다.그리고 항공기에 널리 사용됩니다., 무인 차량, 선박 및 기타 고급 풀 포지션 내비게이션 장비. 뛰어난 종합 성능에 의존하여, FOG는 항공우주, 해상 내비게이션,수중 탐지 및 고정도 관성 측정 시스템.
2핵심 작업 원칙: 사그나크 효과
광섬유 자이로스코프의 작동 메커니즘 전체가 단순하고 직관적인 비유를 통해 이해할 수 있는 고전적인 사그나크 효과에 기반합니다.원형 경로 에서 같은 지점 에서 출발 하는 두 사람 을 상상 해 보십시오, 하나는 시계 방향으로, 다른 하나는 시계 반대 방향으로 달립니다. 그 동안 전체 트랙이 회전하면, 트랙 회전과 같은 방향으로 움직이는 런너는 더 많은 거리를 이동해야합니다.반대쪽 달리기는 더 짧은 거리를 달립니다., 그들의 도착에 약간의 시간 차이를 초래합니다.
FOG는 "런러"와 "클러블 트랙"으로 빛과 같은 논리로 작동합니다. 내부 광원은 안정적인 낮은 일관성 빛을 발산합니다.2개의 동일한 빔으로 나뉘어. 두 빔은 각각 섬유 루프를 따라 시계 방향으로 그리고 시계 반대 방향으로 이동한다. 자이로스코프가 정적일 때, 두 빔은 단계 차이 없이 동시에 돌아간다.
장치가 회전하면 광학 전송 경로는 미묘하게 변합니다. 빛의 한 빔은 더 긴 효과적인 경로를 이동하고 다른 빔은 더 짧은 경로를 이동합니다.작은 시간차와 단계차를 형성합니다.이 위상차는 회전 각속에 엄격히 비례합니다. 광학 간섭 변화를 감지하고 계산함으로써,이 시스템은 실시간으로 운반기의 회전 속도를 정확하게 해결할 수 있습니다.이 효과는 빛의 속도 변화보다는 회전 하에서 효과적인 광 경로의 변화에서 발생한다는 점에 주목할 가치가 있습니다.매우 높은 측정 안정성과 정확성을 보장합니다..
3FOG의 기본 구성
광섬유 회전경은 광전자 통합 시스템으로, 광원, 광 결합기, 광섬유 코일, 광탐지 및 신호 처리 회로로 구성되어 있습니다.모든 구성 요소는 작은 광적 단계 변화를 읽고 정확한 각속 전기 신호로 변환하기 위해 정확하게 협력합니다..
빛의 근원: 전체 시스템에 안정적인 낮은 일관성 조명 (SLD 및 ASE 조명원 등) 을 제공합니다.안정적인 광 출력은 광적 소음을 억제하고 FOG의 장기 측정 정확성을 보장하는 기본 보증입니다..
광적 결합기 및 Y 접점 파도 안내기: 핵심 광학 분할 및 결합 구성 요소로서, 2 × 2 X형 결합기와 Y-파도 선수는 단일 빛 빔을 역방송 빔 두 개로 분할하고 반환 된 빛을 재조합합니다.그 동안, 그것은 편광 제어와 단계 변조를 실현, Sagnac 효과 검출의 기초를 마련.
섬유 코일: 그것은 FOG의 핵심 감지 장치입니다. 초장 광섬유로 만들어져 여러 회로로 단단히 얽혀 있습니다. 더 많은 coil 회전과 더 긴 섬유 길이가 작은 Sagnac 단계 차이를 증폭시킬 수 있습니다.센서 감수성과 정확성을 효과적으로 향상시킵니다.와일링 과정과 섬유 코일의 구조적 안정성은 직접 자이로스코프의 전체 성능을 결정합니다.
사진 탐지기: 그것은 시스템의 광적 신호 수신기 역할을 합니다. 그것은 단계 차이와 함께 방해 빛 빔을 캡처, 약한 전기 신호로 빛 강도의 미묘한 변화를 변환,그리고 나중에 알고리즘을 해결하기 위해 원래 데이터를 제공합니다.
신호 처리 회로: 약한 원래 전기 신호를 증폭하고, 디모들레이션하고, 캘리브레이션하고, 소음 간섭을 필터링하고, 마지막으로 정확하고, 안정적이고, 사용할 수 있는 각속도 데이터를 계산하고 출력합니다.
4장점, 한계 및 애플리케이션 위치
기계적인 자이로스코프와 MEMS 자이로스코프와 비교하면 광섬유 자이로스코프는 독특한 핵심 강점을 가지고 있습니다. 기계적인 움직이는 부품이 없기 때문에 기계적인 마모가 없습니다.극히 낮은 장기적 유동성 및 우수한 작업 안정성강한 진동과 충격 저항력, 지연 없이 즉각적인 시작, 초고도의 측정 정확성항공과 같은 혹독한 환경에서 장기간 연속 작동에 적응할 수 있습니다., 해양 및 심해 시나리오
한편, FOG는 또한 명백한 응용 제한을 가지고 있습니다. 그것은 초장 광섬유와 정밀 광 장치가 필요합니다.높은 제조 비용과 상대적으로 높은 전력 소비따라서, 그것은 소비자 수준의 MEMS 회전경처럼 소형화되고 대중화 될 수 없으며, 작은 배터리 가동 휴대용 장치에 적합하지 않습니다.
산업 및 관성 내비게이션 시장에서 FOG는 MEMS 자이로스코프를 대체하지는 않지만 완벽한 보완 관계를 형성합니다. MEMS 자이로스코프는 소형화에 초점을 맞추고 있습니다.저비용 및 대량 민간용, 광섬유 회전경은 고정도, 높은 안정성 및 높은 신뢰성 전문 항법 시나리오에 헌신합니다.항공기 같은 고급 장비의 핵심 관성 센서입니다., 선박, 심해 탐지 장치 및 고밀도의 관성 탐사 시스템, 그리고 고급 관성 감지 분야에서 대체 할 수없는 핵심 역할을합니다.
귀하의 메시지는 20-3,000 자 사이 여야합니다!
