1. ภาพรวม
ต่างจากไจโรสโกปแบบกลไกแบบดั้งเดิมที่มีโรเตอร์หมุน และไจโรสโกปแบบ MEMS ที่สั่นสะเทือนทั่วไป
ไจโรสโกปไฟเบอร์ออปติก (FOG)เป็นเซ็นเซอร์อินเนอร์เซียลความแม่นยําสูง โดยไม่มีชิ้นส่วนกลไกที่เคลื่อนไหวมันใช้ลักษณะการส่งแสงของสายไฟเบอร์ออปติกที่ม้วนเพื่อวัดความเร็วมุมของวัตถุที่หมุนด้วยข้อดีพิเศษของความแม่นยําสูงสุด ความมั่นคงที่ดีและการเริ่มต้นทันที FOG เติมช่องว่างความต้องการของการนําทาง inertial ระดับสูงที่เซ็นเซอร์ธรรมดาไม่สามารถตอบสนอง
FOG มีระยะการวัดแบบไดนามิกที่กว้างมาก มันสามารถจับภาพการหมุนที่ช้ามากและยังตอบสนองอย่างรวดเร็วกับการหมุนของเครื่องบินและเครื่องจักรหมุนที่เร็ว. มันสนับสนุนการเริ่มต้นที่มีความช้าและทํางานอย่างมั่นคงโดยไม่ต้องใช้เวลาอุ่นที่ต้องการโดย gyroscopes เครื่องจักรกล ซึ่งเป็นสิ่งสําคัญสําหรับความแม่นยําสูงและการตอบสนองอย่างรวดเร็ว.
ตามการจัดตั้งโครงสร้าง FOG แบ่งเป็นแบบมีแกนเดียวและแบบมีแกนสาม แบบมีแกนเดียว FOG มีขนาดเล็ก น้ําหนักเบา ค่าใช้จ่ายต่ํา และการปรับขนาดง่ายเหมาะสําหรับระบบสถาปนาการแนวโน้มแบบเดียวพื้นฐานFOG สามแกนสามารถทําการติดตามอารมณ์สามมิติเต็มที่ด้วยความแม่นยํารวมที่สูงกว่า แต่ขนาดใหญ่กว่า ค่าใช้จ่ายสูงกว่าและซับซ้อนกว่าในการปรับขนาดและถูกใช้อย่างแพร่หลายในเครื่องบิน, รถยนต์ไร้คนขับ, เรือและอุปกรณ์การนําทางที่เต็มตําแหน่งระดับสูงอื่น ๆระบบตรวจจับใต้น้ําและระบบวัดความเฉื่อยระดับความแม่นยําสูง.
2หลักการทํางานหลัก: อิฟเฟ็ค Sagnac
อุปกรณ์ทํางานทั้งหมดของเครื่องจิโรสโกปไฟเบอร์ออปติก ใช้ผล Sagnac คลาสสิก ซึ่งสามารถเข้าใจได้ผ่านการเปรียบเทียบที่ง่ายและเข้าใจได้ลองจินตนาการดูว่าคนวิ่งสองคนเริ่มจากจุดเดียวกันบนเส้นทางวงกลม, หนึ่งวิ่งตามทิศทางนาฬิกาและอีกหนึ่งในทิศทางตรงข้ามนาฬิกา หากทั้งเส้นทางหมุนในขณะเดียวกัน นักวิ่งที่เคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกันกับการหมุนของเส้นทางต้องเดินทางระยะทางที่ยาวกว่าขณะที่นักวิ่งอีกคน เดินทางไกลกว่าส่งผลให้มีความแตกต่างเวลาเล็ก ๆ น้อย ๆ ในการมาถึงของพวกเขา
FOG ทํางานตามโลจิกเดียวกับแสงที่ใช้ใน "รันเนอร์" และไฟเบอร์ออปติกที่ม้วนเป็น "ร่องวงกลม" แหล่งแสงภายในปล่อยแสงสม่ําเสมอซึ่งแยกออกเป็น 2 รางเหมือนกัน. ราศีสองเส้นเดินทางตามทิศทางนาฬิกาและตรงข้ามทิศทางนาฬิกาตามวงจรไฟเบอร์ ตามลําดับ เมื่อเครื่อง gyroscope เป็นสแตตติก ราศีสองเส้นกลับในเวลาเดียวกัน โดยไม่มีความแตกต่างระยะ
เมื่ออุปกรณ์หมุน เส้นทางการส่งแสงเปลี่ยนไปอย่างละเอียด แสงแสงหนึ่งเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่มีประสิทธิภาพนานกว่าสร้างความแตกต่างเวลาเล็กน้อยและความแตกต่างระยะความแตกต่างระยะนี้เป็นสัดส่วนอย่างเคร่งครัดกับความเร็วมุมหมุน โดยการตรวจจับและคํานวณการเปลี่ยนแปลงการแทรกแซงทางออนไลน์ระบบสามารถแก้ไขความเร็วหมุนของตัวบรรทุกในเวลาจริงได้อย่างแม่นยํามันคุ้มค่าที่จะสังเกตว่าผลนี้มาจากการเปลี่ยนแปลงของเส้นทางทางแสงที่มีประสิทธิภาพภายใต้การหมุนรับประกันความมั่นคงและความแม่นยําในการวัดที่สูงสุด.
3องค์ประกอบพื้นฐานของ FOG
ไจโรสโกปไฟเบอร์ออปติก เป็นระบบบูรณาการออฟโตอิเล็กทรอนิกส์ที่สมบูรณ์แบบ ประกอบด้วยแหล่งแสง, คอปเลอร์ออปติก, สายโค้ลไฟเบอร์, โฟโตดิจเทคเตอร์ และวงจรการประมวลสัญญาณองค์ประกอบทั้งหมดทํางานร่วมกันอย่างแม่นยํา เพื่อแปลงการเปลี่ยนแปลงระยะแสงเล็ก ๆ เป็นสัญญาณไฟฟ้าความเร็วมุมที่อ่านและแม่นยํา.
แหล่งแสง: มันให้แสงที่มั่นคงที่มีความสอดคล้องต่ํา (เช่นแหล่งแสง SLD และ ASE) สําหรับระบบทั้งหมดการออกแสงที่มั่นคงคือการรับประกันพื้นฐานในการดับเสียงแสงและรับประกันความแม่นยําในการวัดระยะยาวของ FOG.
คอปเลอร์ออปติกและ Y-junction waveguide: ในฐานะส่วนประกอบการแยกและผสมผสานแสงหลัก, เครื่องเชื่อมแบบ X 2 × 2 และเครื่องนําคลื่น Y แบ่งรังแสงเดียวเป็นรังแสงกระจายกลับสองรัง และรวมแสงกลับในขณะเดียวกัน, มันทําการควบคุมการขั้วโลก และการปรับระดับเฟส, วางพื้นฐานสําหรับการตรวจหาผล Sagnac.
สายสอยไฟเบอร์: มันคือหน่วยตรวจจับหลักของ FOG, ผลิตจากไฟเบอร์ออปติก ultra-long ที่ม้วนแน่นในรอบหลายรอบ.ปรับปรุงความรู้สึกและความแม่นยําของเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพกระบวนการล่อและความมั่นคงทางโครงสร้างของสอยใยไฟเบอร์กําหนดโดยตรงผลงานโดยรวมของ gyroscope
เครื่องตรวจจับแสง: มันทํางานเป็นตัวรับสัญญาณทางออนไลน์ของระบบ มันจับรังสว่างที่ขัดขวางด้วยความแตกต่างในช่วงและให้ข้อมูลเดิมสําหรับการแก้ไขอัลการิธม์ในภายหลัง.
วงจรประมวลผลสัญญาณ: มันขยายความเข้มข้น, demodulates และ calibrates สัญญาณไฟฟ้าเดิมอ่อนแอ, ฟิลเตอร์ออกเสียงรบกวน, และสุดท้ายคํานวณและผลิตข้อมูลความเร็วมุมแม่นยํา, ทันคงและใช้ได้.
4ข้อดี ข้อจํากัด และการวางตําแหน่งการใช้งาน
เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่อง gyroscope และเครื่อง gyroscope MEMS เครื่อง gyroscope ไฟเบอร์ออปติก มีความแข็งแกร่งที่แตกต่างกันความเคลื่อนไหวระยะยาวที่ต่ํามาก และความมั่นคงในการทํางานที่ดีมีความทนทานต่อการสั่นแรงและแรงกระแทก ที่แข็งแกร่ง การเริ่มต้นทันทีโดยไม่ช้า และความแม่นยําในการวัดที่สูงสุดที่สามารถปรับตัวในการทํางานต่อเนื่องในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น การบินสถานการณ์ทางทะเลและทะเลลึก
ขณะเดียวกัน FOG ยังมีข้อจํากัดในการใช้งานที่ชัดเจน มันต้องใช้ไฟเบอร์ออฟติก ultra-long และอุปกรณ์ออฟติกความแม่นยําค่าผลิตที่สูงขึ้นและการใช้พลังงานที่สูงกว่าฉะนั้น มันไม่สามารถลดขนาดและกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจายกระจาย
ในตลาดการนําทางอุตสาหกรรมและความอ่อนแอ, FOG ไม่แทนที่ MEMS gyroscopes แต่เป็นความสัมพันธ์ที่สมบูรณ์แบบค่าใช้จ่ายต่ําและการใช้งานพลเรือนจํานวนมากขณะที่เครื่องจิโรสโกป์ไฟเบอร์ออปติกมุ่งมั่นในฉากการนําทางมืออาชีพที่มีความละเอียดสูง ความมั่นคงสูง และความน่าเชื่อถือสูงมันเป็นเซ็นเซอร์อินเนอร์เซียลหลักสําหรับอุปกรณ์ระดับสูง เช่นเครื่องบิน, เรือ, เครื่องตรวจจับทะเลลึก และระบบการนําทางแบบเนอร์เชียลความแม่นยําสูง และมีบทบาทสําคัญที่ไม่สามารถแทนที่ได้ในสนามการตรวจจับแบบเนอร์เชียลระดับสูง
ข้อความของคุณจะต้องอยู่ระหว่าง 20-3,000 ตัวอักษร!
