ПРИЛОЖЕНИЯ

 Основные положенияИзделие: Датчик наклона (инклинометр)Функции:• Измеряет угол и наклон• Одноосевые, двухосевые или беспроводные варианты• На основе MEMS или гироскопа• Варианты с низким энергопотреблением и питанием от батарей• Встроенные защитные функцииПреимущества:• Высокая точность (до 0,1°)• Компактный, легкий, энергоэффективный• Антивибрационный, водонепроницаемый, пылезащитный• Беспроводные модели уменьшают количество проводов и помех.• Поддерживает удаленный мониторинг в режиме реального времениПриложения:• Робототехника, морская техника, промышленные транспортные средства, аэрокосмическая отрасль• Системы безопасности, мобильные телефоны, горнолыжные склоны Датчики наклона также известны как инклинометры. Это тип датчиков положения, используемых для измерения угла или наклона объекта.Инклинометры — один из наиболее распространенных типов датчиков положения, широко используемый во многих отраслях промышленности. 1. Применение датчика наклонаДатчик наклона. Угол и уклон. Поэтому любое устройство, работающее с углом, будет использовать инклинометр или датчик вращательного положения.Примеры таких приложений:Робототехника:Датчики наклона используются для определения угла наклона роботизированной руки, чтобы обеспечить точное позиционирование манипулятора.Применение в морской отрасли:Инклинометрические датчики используются в различных морских приложениях, особенно для измерения угла наклона стрелы.Промышленная техника:В промышленной технике датчики наклона используются для контроля защиты опрокидывания, а также в различных областях применения, например, в кранах и строительной технике.Аэрокосмическая отрасль:Датчики наклона используются для ориентации летательных аппаратов и в приложениях, связанных с «красной стрелкой».Промышленные применения:Выравнивание платформы — популярное применение в промышленном секторе, использующее инклинометрические датчики.Безопасность:Датчик наклона, мониторы, камеры видеонаблюдения, датчики угла наклона и мобильные системы безопасности.Мобильные телефоны:В мобильные телефоны встроен очень маленький датчик наклона, который изменяет ориентацию экрана в зависимости от того, как держится телефон.Измерьте уклон лыжной трассы:из соображений безопасности.2. Принцип работы датчика наклонаСуществуют разные типы датчиков инклинометра, и работают они несколько по-разному.Простой датчик наклона работает за счет металлического шарика, который соединяет два контакта и перемещается внутри датчика. Когда датчик наклоняется, шарик меняет положение, что замыкает цепь, включающую или выключающую датчик.Более совершенные датчики инклинометра используют внутренний гироскоп для измерения направления силы тяжести и определения ориентации устройства.Датчик наклона от Micro-Magic фактически использует принцип измерения угловой скорости с помощью MEMS-элемента в статическом состоянии. В настоящее время существуют традиционные (одноосевые), динамические (двухосевые) и беспроводные инклинометры; проводные и беспроводные имеют свои преимущества и недостатки. Выбор модели зависит от сценария применения и требований к точности.Одноосевой инклинометр T70-A с точностью 0,2° пользуется большой популярностью и имеет широкий спектр применения. Беспроводной инклинометр T7000-K с точностью до 0,1° — это очень хороший выбор. Он отличается сверхнизким энергопотреблением, малыми габаритами и высокой производительностью. Для промышленного применения пользователям не требуется источник питания или динамическое измерение углов ориентации объекта в реальном времени. В основе устройства лежит литиевая батарея, беспроводная передача данных осуществляется по технологии Интернета вещей Bluetooth и ZigBee (опционально). Все внутренние схемы оптимизированы, используются промышленный микроконтроллер, трехслойная печатная плата, импортные кабели, термостойкий металлический корпус и другие меры, повышающие промышленный уровень изделия. Устройство обладает хорошей долговременной стабильностью, малым дрейфом нуля, автоматически переходит в режим энергосбережения, исключая зависимость от условий эксплуатации. Изделие имеет компактную конструкцию, точную конструкцию, функцию температурной и линейной компенсации, а также интегрированные функции защиты от короткого замыкания, мгновенного высокого напряжения, перенапряжения, скачков напряжения и других повреждений, что делает его простым в использовании. Режим беспроводной цифровой передачи сигнала исключает необходимость в трудоемкой проводке и помехах, вызванных длинными кабелями; промышленная конструкция обеспечивает чрезвычайно высокую точность измерений и помехоустойчивость. Беспроводные сенсорные узлы могут формировать огромную беспроводную сеть, поддерживая одновременный мониторинг наклона тысяч точек измерения и совместимую с профессиональным компьютерным программным обеспечением. Без проведения полевых исследований система позволяет измерять и записывать состояние тестируемого объекта в режиме реального времени. Система мониторинга безопасности подходит для удаленного мониторинга и анализа в режиме реального времени промышленных объектов, ветхих зданий, старинных построек, объектов гражданского строительства, деформаций наклона различных башен и других объектов.3. Характеристики и спецификации датчика наклонаДатчик наклона обладает следующими характеристиками;Высокая надежностьВысокая точностьПростота в использованииНе потребляет много электроэнергииБюджетныйКомпактные размеры, малый вес, низкое энергопотребление.Антивибрационная, ударопрочная, водонепроницаемая и пылезащитная защита.Высокая стабильность, низкий уровень шума, высокая помехоустойчивость Различные типы датчиков инклинометра имеют разные характеристики, подходящие для разных областей применения. При выборе датчика наклона важно учитывать следующие факторы:Чувствительность. Некоторые датчики наклона более чувствительны, чем другие, в зависимости от того, как величина шага измерения влияет на чувствительность нужного датчика.Номер оси:Количество осей влияет на угол и направление, которые может измерить датчик.Разрешение:Разрешение влияет на минимальный угол наклона, который должен обнаружить датчик.Диапазон измерений:Какой угол измерения используется в данном приложении? Это повлияет на выбор типа датчика.Точность:Для разных задач может потребоваться разная степень точности, поэтому важно выбрать датчик инклинометра, соответствующий этим требованиям.Допустимый уровень шума:Наши датчики инклинометра обеспечивают стандартный уровень шума.Сертификация: Это требует от нас предоставления датчиков инклинометра для взрывоопасных сред, а также для подводных применений.Т70-АПромышленный инклинометр T70-A с 2-осевым интерфейсом Acc TLL для подъемных рабочих машин, карданного выравнивания и медицинского оборудования. Т7000-КВысокопроизводительный датчик наклона на основе беспроводной передачи данных по технологиям Bluetooth и Zigbee (опционально). 

Основные положенияПродукт: Датчики контроля угла наклонаФункции:Контролирует углы наклона для предотвращения несчастных случаев и обеспечения бесперебойной работы оборудования.Беспроводная передача данных через Интернет вещей (Bluetooth, ZigBee)Прочная конструкция промышленного класса (IP67, низкое энергопотребление, нулевой дрейф показаний)Выходное напряжение в реальном времени (0-10 В)，(0,5-4,5 В, варианты 0-5 В)Оптимизирован для суровых условий эксплуатации.Приложения:Морской транспорт: мониторинг остойчивости судов.Конструкция: Измерение наклона станка.Инфраструктура: строительство железнодорожных путей и наклон мостов.Мониторинг деревьев: обнаружение движения деревьев после шторма.Контроль за воротами: обеспечивает надлежащее функционирование ворот.Преимущества:Высокая точность (0,01°)Надежна в экстремальных условиях.Подходит для различных отраслей промышленности 1. Зачем люди отслеживают углы наклона?Мир постоянно меняется, и особенности поведения различных объектов и механизмов могут дать представление о тревожных тенденциях и потенциальных будущих проблемах. Существует множество причин, по которым людям необходимо следить за углом или степенью наклона.Избегайте несчастных случаев и травм.Одна из причин заключается в том, что это помогает предотвратить травмы и избежать несчастных случаев. При работе на склоне необходимо обращать внимание на угол наклона, чтобы не поскользнуться. Слишком крутой угол может вызвать лавину, что очень опасно.Обеспечьте нормальную работу устройства.Еще одна причина контролировать угол наклона — убедиться в исправности оборудования. Например, если станок установлен неровно, он может работать неправильно. Это может быть опасно для человека, использующего устройство, и для окружающих.2. Где можно использовать датчик наклона?Датчики наклона могут использоваться во многих областях, таких как морская промышленность, строительная промышленность, мониторинг инфраструктуры и т. д.Морская промышленностьДатчики наклона могут использоваться на судах для измерения крена и тангажа. Эта информация может быть использована для повышения остойчивости судна и предотвращения опрокидывания.Строительная отрасльВо многих строительных машинах, таких как экскаваторы и бульдозеры, датчики наклона могут использоваться для измерения угла наклона отвала или ковша. Эта информация может использоваться для автоматической регулировки положения отвала или ковша, а также для предоставления обратной связи оператору.Мониторинг инфраструктурыДатчики наклона могут использоваться для мониторинга состояния инфраструктуры, такой как мосты и здания, и оповещения властей о потенциальных опасностях, например, о наклоне башен. Благодаря непрерывному мониторингу наклона конструкции датчики могут обнаруживать даже самые незначительные изменения, которые могут указывать на проблему. В случае потенциальной аварии датчики могут предоставить важную информацию, которая может быть использована для эвакуации людей и принятия других мер безопасности.мониторинг изгибов деревьевНекоторые деревья могут упасть после штормов, тайфунов или других стихийных бедствий. Датчики наклона можно установить на деревьях на определенной высоте, чтобы отслеживать их значения по осям x, y и z в режиме реального времени. Это позволяет получить представление о наклоне и движении деревьев и помогает принимать своевременные и эффективные решения для защиты деревьев и людей.мониторинг воротНа автомобильных парковках и в многоуровневых паркингах нормальная работа шлагбаумов имеет решающее значение для бесперебойного сбора платы за проезд. Датчик наклона может быть установлен в корпусе ограждения, что особенно подходит для измерения угла наклона и обнаружения движения ограждения, позволяя определить, не упало ли, не погнулось ли или не сломалось ли ограждение. В случае срабатывания сигнализации персонал по техническому обслуживанию сможет своевременно принять меры для обеспечения регулярного взимания платы.3. РезюмеТочность Micro-Magic T7000-K до 0,01°Благодаря использованию передовых технологий Интернета вещей, таких как Bluetooth и ZigBee (опционально), оптимизированная конструкция всех внутренних схем, применение промышленного микроконтроллера, трехслойной печатной платы, импортных кабелей, термостойкого металлического корпуса и других мер, повышается промышленный уровень продукции. Обеспечивается хорошая долговременная стабильность, малый дрейф параметров, возможность автоматического перехода в режим энергосбережения, что исключает зависимость от условий эксплуатации. Корпус с классом защиты IP67 позволяет устройству работать в суровых условиях. Оптимизированная внутренняя конструкция с многослойной структурой, уплотнительным кольцом и трехслойным антикоррозионным покрытием дополнительно повышает водонепроницаемость и пылезащиту.Одноосный датчик наклона T7000-I — это аналоговый одноосный датчик наклона, измеряющий напряжение. Пользователю достаточно получить значение напряжения датчика, чтобы рассчитать угол наклона объекта. Встроенный твердотельный маятник (MEMS) измеряет изменения статического гравитационного поля, преобразует их в изменения наклона и выдает напряжение (0~10 В, 0,5~4,5 В, 0~5 В на выбор). Изделие использует бесконтактный принцип измерения и может выдавать текущее положение и угол наклона в реальном времени. Для получения более подробной технической информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.

 Основные положенияПродукт: Система определения положения и курса (AHRS)Функции:• Предоставляет информацию об ориентации в реальном времени (тангаж, крен, рыскание).• Использует гироскопы, акселерометры и магнитометры для объединения данных с различных датчиков.• Высокая точность и низкая задержка для динамических сред• Использует такие алгоритмы, как фильтр Калмана и дополнительный фильтр, для слияния данных.• Компактный и легкий, идеально подходит для аэрокосмической, морской и автономной отраслей.Приложения:• Аэрокосмическая отрасль: Мониторинг состояния полета и устойчивости самолетов и БПЛА.• Автономные транспортные средства: Обеспечивают стабильную навигацию в беспилотных автомобилях.• Морская техника: отслеживает положение подводных аппаратов и подводных лодок.• AR/VR: Захватывает движения головы пользователя для создания эффекта полного погружения.Преимущества:• Высокая точность и надежность навигации в реальном времени• Снижает зависимость от ручного мониторинга и традиционных методов.• Легко интегрируется с другими навигационными системами, такими как GPS.• Работает в различных условиях окружающей среды (экстремальные температуры, вибрации и т. д.)• Низкое энергопотребление и эффективность для длительного использования в динамичных условиях Система определения положения и курса (AHRS) — это устройство, широко используемое в аэрокосмической отрасли, беспилотных летательных аппаратах, морских исследованиях и других областях точной навигации. Ее основная функция заключается в предоставлении информации о положении в реальном времени (например, о тангаже, крене и рыскании) путем измерения ускорения и угловой скорости летательного аппарата или космического корабля, что обеспечивает точную навигацию и управление. 1. Принцип работы AHRSВ состав основных компонентов AHRS обычно входят гироскопы, акселерометры и магнитометры. Эти датчики предоставляют данные в реальном времени для определения состояния движения транспортного средства. Гироскоп предоставляет информацию об угловой скорости, акселерометр измеряет ускорение, а магнитометр помогает калибровать угол курса.В практических приложениях AHRS необходимо использовать алгоритмы слияния данных с датчиков Для объединения данных с различных датчиков и обеспечения точной оценки ориентации. К распространенным алгоритмам относятся фильтр Калмана и дополнительная фильтрация. Эти алгоритмы помогают исправлять ошибки датчиков и предоставляют надежную информацию о направлении и ориентации.2. Оценка отношения и математическая модель. Одной из основных задач AHRS является оценка ориентации. Ориентация — это положение объекта относительно земной системы координат, обычно выраженное тремя углами: тангажом, креном и рысканием. Между этими углами и выходными сигналами инерциальных датчиков существует тесная математическая связь.Пусть выходные сигналы акселерометра и датчика угловой скорости будут представлены следующим образом: ,и ,соответственно. Оценка углов ориентации может быть вычислена с использованием следующих формул:(1) Взаимосвязь между угловой скоростью и углами ориентацииИзменение углов ориентации можно рассчитать по угловой скорости. Взаимосвязь между угловой скоростью и угловой скоростью. и скорость изменения углов ориентации задается формулойгде обозначает угол рыскания (угол курса), угол тангажа и угол крена, а — это матрица Якоби, описывающая преобразование угловой скорости в углы ориентации. (2) Взаимосвязь между ускорением и углами ориентацииДля получения данных об ускорении с акселерометра ,Следующее уравнение объединяет данные об ускорении с углами ориентации:,гдеЭто матрица вращения, описывающая вращение между системой координат тела и мировой системой координат. Эта матрица позволяет преобразовывать данные об ускорении из мировой системы координат в систему координат тела.(3) Дополнительный фильтр и фильтр Калмана   На практике системы AHRS используют комплементарные фильтры или фильтры Калмана для объединения данных от различных датчиков. Основная идея комплементарной фильтрации заключается в использовании низкочастотных данных от акселерометра и высокочастотных данных от гироскопа для сглаживания процесса оценки ориентации и снижения шума.Формула для дополнительного фильтра выглядит следующим образом:1.Где   текущее расчетное положение — это угловая скорость, полученная с помощью гироскопа.  — это ориентация, определяемая по данным акселерометра.  — это коэффициент слияния, и  — это временной интервал.Фильтр Калмана, с другой стороны, использует этапы прогнозирования и обновления для оптимизации оценки ориентации, обеспечивая более точные результаты в динамических условиях.3. Применение AHRSС непрерывным развитием технологий расширились и области применения систем AHRS. Ниже приведены несколько типичных примеров:Аэрокосмическая отрасльВ самолетах, космических аппаратах и ​​беспилотных летательных аппаратах (БПЛА) система AHRS является одной из основных систем навигации по положению, используемой для мониторинга состояния полета в режиме реального времени и обеспечения устойчивости аппарата.Автономные транспортные средстваВ беспилотных автомобилях система AHRS предоставляет информацию о положении в реальном времени, помогая транспортному средству поддерживать стабильное движение, особенно в сложных условиях, где позиционирование и управление имеют решающее значение.Морские исследованияПодводные лодки и подводные роботы используют систему AHRS для получения данных об ориентации в подводной навигации, обеспечивая правильный курс и позиционирование.Дополненная реальность и виртуальная реальностьВ устройствах дополненной и виртуальной реальности технология AHRS используется для захвата движений головы пользователя, что позволяет создавать эффект полного погружения.4. Тенденции будущего развитияБлагодаря достижениям в области микроэлектроники, сенсорных технологий и возможностей обработки данных, производительность и перспективы применения систем AHRS продолжают улучшаться. В будущем ожидается значительный прогресс AHRS в следующих областях:Высокоточные датчикиСледующее поколение высокоточных датчиков с низким энергопотреблением еще больше повысит производительность AHRS, особенно в суровых условиях.Интеллектуальные алгоритмыБлагодаря развитию искусственного интеллекта, система AHRS будет внедрять более интеллектуальные алгоритмы слияния данных и оценки ориентации, обеспечивая более точную поддержку навигации.Многосенсорное слияниеВ будущем система AHRS будет все больше интегрироваться с GPS, визуальными датчиками и другими навигационными технологиями, формируя более комплексную и надежную навигационную систему.5. Заключение Являясь важнейшим компонентом навигационных и позиционирующих технологий, системы автоматизированного позиционирования (AHRS) играют все более важную роль в различных областях. С непрерывным развитием технологий AHRS будут обеспечивать более надежную поддержку точной навигации, стимулируя развитие автоматизации и интеллектуальных систем. Более глубокое понимание принципов работы AHRS и перспектив ее применения позволит нам лучше оценить возможности и проблемы, связанные с этой технологией.А5003-осевой акселерометр + 3-осевой магнитометр + 3-осевой гироскоп. Цифровой выход RS232/485/CAN/TTL (опционально).А5500Инерциальный датчик Imu Ahrs Ins GNSS для сельскохозяйственного робота: конкурентоспособная цена.А5000Тактический интегрированный MEMS-акселерометр, гироскоп, магнитометр и датчик высоты/курса (AHRS) для беспилотных летательных аппаратов (БПЛА)  

Основные положенияПродукт: Высокопроизводительные гироскопыФункции:Точное измерение скорости вращения с низким уровнем смещения.Компенсация температурных и вибрационных ошибокСтабильность нулевого смещения как ключевой показатель производительностиВибрационная чувствительность (g-чувствительность и g2-чувствительность) влияет на производительность.Приложения:Аэрокосмическая, автомобильная, промышленная и бытовая электроникаПреимущества:Высокая точность с компенсацией температуры и вибрации.Повышенная стабильность при усреднении данных с нескольких устройств.Антивибрационные компоненты повышают производительность.Ограничения: Чувствительность к вибрации является основным источником ошибок.Стабильность при нулевом смещении может быть достигнута только в идеальных условиях.Механические воздействия могут влиять на производительность. Резюме: При выборе гироскопа необходимо учитывать минимизацию максимального источника ошибки. В большинстве случаев наибольшим источником ошибки является чувствительность к вибрации. Другие параметры можно легко улучшить путем калибровки или усреднения показаний нескольких датчиков. Стабильность нулевого смещения — один из компонентов с наименьшим допустимым уровнем ошибки. При изучении руководств по высокопроизводительным гироскопам первое, на что обращают внимание большинство разработчиков систем, — это спецификация стабильности нулевого смещения. В конце концов, она описывает нижний предел разрешения гироскопа и, естественно, является лучшим показателем, отражающим его производительность! Однако реальные гироскопы могут испытывать ошибки по различным причинам, что делает невозможным для пользователей достижение высокой стабильности нулевого смещения, заявленной в руководстве. Действительно, такая высокая производительность может быть достигнута только в лабораторных условиях. Традиционный метод заключается в использовании компенсации для минимизации влияния этих источников ошибок в максимально возможной степени. В этой статье будут рассмотрены различные такие технологии и их ограничения. Наконец, мы обсудим другую альтернативную парадигму — выбор гироскопов на основе их механических характеристик и способы повышения их стабильности смещения при необходимости. Экологическая ошибкаВсе MEMS-гироскопы средней и низкой ценовой категории имеют определенное смещение относительно нулевого момента времени и погрешность масштабирования, а также подвергаются определенным изменениям в зависимости от температуры. Поэтому температурная компенсация для гироскопов является распространенной практикой. В целом, цель интеграции датчиков температуры в гироскопы заключается именно в этом. Абсолютная точность датчика температуры не важна, важна повторяемость и тесная связь между показаниями датчика температуры и фактической температурой гироскопа. Датчики температуры современных гироскопов практически без усилий соответствуют этим требованиям. Для температурной компенсации можно использовать множество методов, таких как полиномиальная аппроксимация, кусочно-линейная аппроксимация и т. д. При условии регистрации достаточного количества температурных точек и проведения достаточных измерений в процессе калибровки, используемый метод не имеет значения. Например, недостаточный срок хранения при каждой температуре является распространенным источником ошибок. Однако, независимо от используемой технологии и степени тщательности, температурный гистерезис — разница в выходном сигнале между охлаждением и нагревом до определенной температуры — будет ограничивающим фактором. На рисунке 1 показана петля температурного гистерезиса гироскопа ADXRS453. Температура изменяется от +25 °C до +130 °C, затем до -45 °C и, наконец, обратно до +25 °C, при этом регистрируются результаты измерения нулевого смещения нескомпенсированного гироскопа. Наблюдается небольшая разница в выходном сигнале нулевого смещения при +25 °C между циклом нагрева и циклом охлаждения (приблизительно 0,2 °/с в этом примере), известная как температурный гистерезис. Эта ошибка не может быть устранена компенсацией, поскольку она будет возникать независимо от того, включен гироскоп или нет. Кроме того, величина гистерезиса пропорциональна величине приложенного температурного «возбуждения». То есть, чем шире диапазон температур, приложенных к устройству, тем больше гистерезис.Рисунок 1. Выходное напряжение нескомпенсированного ADXRS453 при нулевом смещении во время температурных циклов (-45 °C до +130 °C).Если приложение позволяет сбросить нулевое смещение при запуске (т.е. при запуске без вращения) или обнулить нулевое смещение на месте, эту ошибку можно игнорировать. В противном случае это может стать ограничивающим фактором для стабильности нулевого смещения, поскольку мы не можем контролировать условия транспортировки или хранения. Анти-вибрацияВ идеальной ситуации гироскоп измеряет только скорость вращения и больше ни с чем не связан. Однако на практике, из-за асимметричной механической конструкции и/или недостаточной точности микроизготовления, все гироскопы обладают определенной степенью чувствительности к ускорению. Фактически, чувствительность к ускорению имеет различные внешние проявления, и ее выраженность варьируется в зависимости от конструкции. Наиболее значительной обычно является чувствительность к линейному ускорению (или g-чувствительность) и чувствительность к коррекции вибрации (или g2-чувствительность). Поскольку большинство гироскопов используются в устройствах, которые движутся и/или вращаются в гравитационном поле 1g вокруг Земли, чувствительность к ускорению часто является наибольшим источником ошибки. Недорогие гироскопы, как правило, имеют чрезвычайно простую и компактную конструкцию механической системы, а их антивибрационные характеристики не оптимизированы (оптимизация производится в убыток), поэтому вибрация может вызывать серьезные последствия. Неудивительно, что чувствительность к g превышает 1000 °/ч/g (или 0,3 °/с/g), что более чем в 10 раз выше, чем у высокопроизводительных гироскопов! Для этого типа гироскопов стабильность нулевого смещения имеет небольшое значение. Небольшое вращение гироскопа в гравитационном поле Земли может вызвать значительные ошибки из-за его чувствительности к g и g2. В целом, для этого типа гироскопов не указывается чувствительность к вибрации — по умолчанию она очень высокая. Некоторые разработчики пытаются использовать внешние акселерометры для компенсации чувствительности к перегрузкам (обычно в приложениях IMU, где необходимый акселерометр уже существует), что действительно может улучшить производительность в определенных ситуациях. Однако по разным причинам компенсация чувствительности к перегрузкам не может обеспечить полного успеха. Чувствительность к перегрузкам большинства гироскопов изменяется в зависимости от частоты вибрации. На рисунке 2 показана реакция гироскопа Silicon Sensing CRG20-01 на вибрацию. Следует отметить, что, хотя чувствительность гироскопа находится в пределах номинального диапазона (с небольшим превышением на некоторых конкретных частотах, что может быть неважно), скорость изменения от постоянного тока до 100 Гц составляет 12:1, поэтому калибровку нельзя просто выполнить путем измерения чувствительности на постоянном токе. Действительно, план компенсации будет очень сложным, требующим изменения чувствительности в зависимости от частоты.Рисунок 2. Зависимость чувствительности датчика Silicon Sensing CRG20-01 от g от различных синусоидальных тонов.Ещё одна сложность заключается в согласовании фазовой характеристики компенсирующего акселерометра и гироскопа. Если фазовая характеристика гироскопа и компенсирующего акселерометра плохо согласована, ошибки высокочастотной вибрации могут фактически усиливаться! Из этого можно сделать ещё один вывод: для большинства гироскопов компенсация чувствительности к перегрузкам эффективна только на низких частотах. Калибровка вибрации часто не регулируется, возможно, из-за существенных различий или значительных различий между различными компонентами. Также возможно, что это просто потому, что производители гироскопов не желают тестировать или регулировать (справедливости ради, тестирование может быть затруднительным). В любом случае, коррекцию вибрации необходимо учитывать, поскольку она не может быть компенсирована акселерометром. В отличие от характеристики акселерометра, ошибка выходного сигнала гироскопа будет скорректирована. Наиболее распространенная стратегия повышения чувствительности gВторой способ заключается в добавлении механического антивибрационного компонента, как показано на рисунке 3. На рисунке показан автомобильный гироскоп Panasonic, частично извлеченный из металлического корпуса. Компонент гироскопа изолирован от металлического корпуса резиновым антивибрационным элементом. Разработка антивибрационных компонентов очень сложна, поскольку их отклик не является плоским в широком диапазоне частот (особенно плох на низких частотах), а их демпфирующие характеристики изменяются в зависимости от температуры и времени использования. Как и чувствительность, реакция коррекции вибрации гироскопа может изменяться в зависимости от частоты. Даже если антивибрационные компоненты могут быть успешно разработаны для ослабления узкополосных вибраций в известном частотном спектре, такие антивибрационные компоненты не подходят для общего применения, где могут существовать широкополосные вибрации.Рисунок 3. Типичные компоненты антивибрационной защиты.Основные проблемы, вызванные механическими повреждениями.Во многих приложениях могут возникать кратковременные ситуации неправильной эксплуатации, которые, хотя и не приводят к повреждению гироскопа, могут вызывать значительные ошибки. Вот несколько примеров.Некоторые гироскопы способны выдерживать перегрузку по скорости вращения без каких-либо отклонений. На рисунке 4 показана реакция гироскопа Silicon Sensing CRG20 на входные сигналы со скоростью вращения, превышающей номинальный диапазон примерно на 70%. Кривая слева показывает реакцию CRS20 при изменении скорости вращения от 0 °/с до 500 °/с и при сохранении постоянной скорости. Кривая справа показывает реакцию устройства при уменьшении входной скорости от 500 °/с до 0 °/с. Когда входная скорость превышает номинальный диапазон измерения, выходной сигнал случайным образом колеблется между дорожками.Рисунок 4. Реакция кремниевого датчика CRG-20 на входной сигнал со скоростью 500 °/с.  Некоторые гироскопы проявляют тенденцию к «блокировке» даже при ударах массой всего в несколько сотен грамм. Например, на рисунке 5 показана реакция VTI SCR1100-D04 на удар силой 250 г в течение 0,5 мс (метод создания удара заключается в падении стального шарика диаметром 5 мм с высоты 40 см на печатную плату рядом с гироскопом). Гироскоп не был поврежден ударом, но перестал реагировать на входные данные частоты и требует выключения и повторного включения для перезапуска. Это не редкое явление, поскольку различные гироскопы демонстрируют аналогичное поведение. Целесообразно проверить, сможет ли предлагаемый гироскоп выдержать удар в условиях эксплуатации.Рисунок 5. Реакция VTI SCR1100-D04 на удар силой 250 g, длительностью 0,5 мс.Очевидно, что подобные ошибки будут поразительно большими. Поэтому необходимо тщательно выявлять потенциальные ситуации злоупотребления в конкретном приложении и проверять, может ли гироскоп их выдержать. Выбор новой парадигмыВ оценке погрешностей стабильность нулевого смещения является одним из наименьших компонентов, поэтому при выборе гироскопа более разумным подходом является минимизация максимального источника погрешности. В большинстве приложений наибольшим источником погрешности является чувствительность к вибрации. Однако иногда пользователям может потребоваться более низкий уровень шума или лучшая стабильность нулевого смещения, чем у выбранного гироскопа. К счастью, у нас есть способ решить эту проблему — взять среднее значение. В отличие от связанных с конструкцией погрешностей, вызванных воздействием окружающей среды или вибрацией, погрешность стабильности нулевого смещения большинства гироскопов имеет шумовые характеристики. Иными словами, стабильность нулевого смещения разных устройств не коррелирует. Поэтому мы можем улучшить показатели стабильности нулевого смещения, усредняя значения для нескольких устройств. Если усреднить значения для n устройств, ожидаемое улучшение составит √n. Широкополосный шум также можно уменьшить аналогичным методом усреднения. ЗаключениеДолгое время стабильность нулевого смещения считалась абсолютным стандартом для характеристик гироскопов, но на практике чувствительность к вибрации часто является более серьезным фактором, ограничивающим производительность. Выбор гироскопа на основе его устойчивости к вибрациям является более серьезным.-Показатели виброустойчивости находятся на приемлемом уровне, поскольку другие параметры легко улучшить путем калибровки или усреднения данных с нескольких датчиков. Приложение: Расчет погрешностей, вызванных вибрациейДля расчета погрешности, вызванной вибрацией в конкретном приложении, необходимо понимать ожидаемую амплитуду ускорения и частоту, с которой это ускорение может возникать.l  Во время бега обычно наблюдается пиковое значение в 2 грамма, что составляет примерно 4% времени.l  Вибрация вертолета достаточно стабильна. Большинство технических характеристик вертолетов предусматривают широкополосную вибрацию 0,4 g и 100% рабочий цикл.l  Суда (особенно небольшие лодки) в условиях турбулентности могут крениться до ± 30° (что вызывает вибрацию ± 0,5 g). Коэффициент заполнения можно принять равным 20%.l  Для строительной техники, такой как выравниватели и фронтальные погрузчики, при столкновении отвалов или ковшей с камнями будет возникать высокая перегрузка (50 g) и кратковременный удар. Типичное значение рабочего цикла составляет 1%. При расчете погрешности, вызванной вибрацией, необходимо учитывать чувствительность g и g2. На примере применения в вертолетах расчет выглядит следующим образом:Ошибка = [ошибка чувствительности g] + [ошибка чувствительности g2]=[0,4 гхг чувствительность x 3600 с/ч x 100%]+[(0,4 г) 2 × g2 чувствительность × 3600 с/ч × 100%]Если чувствительность g компенсируется акселерометром, то уменьшается только чувствительность g, и это уменьшение представляет собой коэффициент компенсации. MG502Высокоточные одноосевые MEMS-гироскоперы MG-502 --

Основные положения Продукт: Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) Функции: • Высокоточный датчик для измерения угловой скорости • Низкая стабильность смещения (≤0,2 °/ч), обеспечивающая высокую точность измерений. • Низкая вероятность случайного блуждания (ARW) для стабильного результата во времени (например, 0,001°/√ч) • Точность масштабного коэффициента (например, 10 ppm) с минимальным отклонением от фактического вращения. • Чувствителен к изменениям температуры, вибрации и источника света. Приложения: • Авиация: Предоставляет точные данные о местоположении, скорости и ориентации летательных аппаратов. • Навигация: Оказывает помощь в системах наведения и позиционирования. • Сейсмические исследования: мониторинг вращательных движений во время изучения землетрясений. • Военное применение: используется в системах наведения ракет и бомб. Преимущества: • Высокая точность и стабильность • Низкое энергопотребление, простота установки и обслуживания • Надежная работа в динамичных условиях с минимальным дрейфом и шумом. • Универсальное применение в различных областях, требующих точного измерения угловой скорости.  Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) — это высокоточные датчики, используемые для измерения угловой скорости. Благодаря высокой точности, чувствительности и превосходной стабильности они широко применяются в таких областях, как авиация, навигация и сейсмические исследования. Ключевыми показателями их точности являются дрейф нулевого смещения, случайное блуждание и ошибка измерения угла, которые позволяют оценить их производительность.Подробное объяснение основных показателей точности.Волоконно-оптический гироскоп использует оптические волокна в качестве чувствительных элементов для точного измерения угловой скорости вращения. Точность его работы может быть всесторонне оценена по следующим трем показателям: (1) Стабильность смещения (скорость дрейфа) Этот показатель отражает точность выходного сигнала гироскопа в невращающемся состоянии, обычно измеряемую с помощью эталонного значения точности. Дрейф нулевого смещения волоконно-оптического гироскопа чрезвычайно мал, как правило, не превышает 0,2 °/ч, что обеспечивает высокую точность измерений. (2) Случайное блуждание (угловое случайное блуждание, ARW) Этот показатель измеряет стабильность выходного значения гироскопа в течение определенного периода времени, обычно измеряемого в градусах на квадратный корень из часа (°/√ч). Например, у FOG показатель ARW составляет 0,001°/√ч. Это означает, что шум на выходе гироскопа накапливается со скоростью 0,001 градуса на квадратный корень из времени работы.(3) Точность масштабного коэффициента Точность масштабного коэффициента показывает, насколько хорошо выходные данные гироскопа соответствуют фактической угловой скорости. Обычно она выражается в процентах погрешности. Например, точность масштабного коэффициента гироскопа FOG составляет 10 ppm (частей на миллион)**. Это означает, что на каждый градус в секунду (°/с) фактического вращения выходные данные гироскопа могут отклоняться до 0,001%. Анализ факторов, влияющих на точность.На точность волоконно-оптических гироскопов влияют различные внешние факторы:(1) Температура: Чувствительные компоненты волоконно-оптических гироскопов чувствительны к изменениям температуры окружающей среды, что может привести к дрейфу нулевого смещения или увеличению погрешностей измерения угла.(2) Вибрация: Вибрации окружающей среды могут негативно влиять на точность волоконно-оптических гироскопов, потенциально приводя к нестабильным выходным значениям.(3) Источник света: Изменения таких параметров, как мощность и длина волны источника света, также могут влиять на выходное значение волоконно-оптического гироскопа, тем самым влияя на его точность.Пример модели G-F3G70 производства Micro-Magic.Волоконно-оптический инерциальный гироскоп G-F3G70 предназначен для применения в системах средней и высокой точности. Используется стандартная трехкоординатная технология и раздельная конструкция, что обеспечивает низкую стоимость и стабильную работу. В конструкции применяется оптический метод. Корпус интегральной схемы, простой по конструкции и легкий в установке. Может использоваться в системах навигации. Системы измерения и управления ориентацией малых ракет и управляемых бомб.Основной показатель эффективности волоконно-оптического гироскопа G-F3G70-AG-F3G70-BG-F3G70-CЕдиницастабильность при нулевом смещении≤0,050 (10 с)≤0,03 (10 с)≤0,02 (10 с)(°)/чСтабильность при нулевом смещении на полной температуре (1℃/мин, 100 с)≤0,15≤0,12≤0,10(°)/чПовторяемость при нулевом смещении≤0,050≤0,03≤0,03(°)/чКоэффициент случайного блуждания≤0,002≤0,002≤0,001(º)/ч1/2Нелинейность масштабного коэффициента≤20ppmАсимметрия масштабного коэффициента≤20ppmПовторяемость масштабного коэффициента≤20ppmЗаключениеБлагодаря высокой точности, волоконно-оптические гироскопы широко используются в таких областях, как авиация, навигация и сейсмология. Например, в авиации волоконно-оптические гироскопы позволяют точно определять положение, скорость и ориентацию летательного аппарата, обеспечивая стабильное и точное направление полета. В целом, как высокоточное измерительное устройство, волоконно-оптический гироскоп подвержен влиянию различных факторов, но он по-прежнему демонстрирует большой потенциал и ценность в различных областях применения.   Г-Ф3Г70Доступная цена. Оптоволоконные гироскопы с динамическим диапазоном 400°/с. Ведущий поставщик из Китая.  

Основные положенияПродукт: Датчики контроля угла наклонаФункции:- Мониторы позволяют контролировать углы наклона крупных наружных рекламных конструкций, объектов инфраструктуры и строительства.- Обеспечивает передачу данных в режиме реального времени через GPRS для удаленного мониторинга.- Работает от солнечной энергии, что снижает потребность во внешних источниках питания.- Обеспечивает высокую достоверность данных при минимальных затратах трудовых ресурсов.- Предлагает низкую стоимость, простоту установки и обслуживания.Приложения:- Наружная реклама: Мониторинг наклона больших рекламных щитов и вывесок для обеспечения оптимальных углов отображения.- Инфраструктура: рельсы наклоняются на мостах, зданиях и плотинах для выявления любых структурных проблем.- Строительство: осуществляет мониторинг наклона тяжелой техники во время работы для оценки безопасности и производительности.Преимущества:- Высокая точность и мониторинг углов наклона в режиме реального времени.- Снижает зависимость от ручной проверки и традиционных методов мониторинга.- Простая интеграция в существующие системы мониторинга.- Низкое энергопотребление, экологичная конструкция с питанием от солнечной энергии.- Надежная работа в различных условиях окружающей среды, включая температуру и влажность. Инерциальный измерительный блок (ИМБ) — это интегрированный набор датчиков, объединяющий несколько акселерометров и гироскопов для выполнения трехмерных измерений удельной силы и угловой скорости относительно инерциальной системы отсчета. Однако в последние годы ИМБ стал общим термином, используемым для описания различных инерциальных систем, включая системы определения ориентации и курса (AHRS) и инерциальные навигационные системы (ИНС). Сам по себе ИМБ не предоставляет никаких навигационных решений (определение положения, скорости, ориентации).Как правило, инерциальные датчики можно разделить на следующие три категории по характеристикам: Морские и навигационные инерциальные навигационные системы: Морские инерциальные навигационные системы — это самый высокий уровень коммерческих датчиков, используемых на кораблях, подводных лодках и иногда на космических аппаратах. Эта система может обеспечить навигацию без посторонней помощи с дрейфом менее 1,8 км/день. Стоимость таких датчиков может достигать 1 миллиона долларов. Производительность навигационных инерциальных навигационных систем несколько ниже, чем у морских инерциальных навигационных систем, и обычно они используются на коммерческих и военных самолетах. Их дрейф составляет менее 1,5 км/ч, а цена может достигать 100 000 долларов.Тактические и промышленные инерциальные датчики: Тактические и промышленные датчики являются наиболее разнообразными среди этих трех типов датчиков, способными решать различные задачи, связанные с производительностью и стоимостью, и их рыночные возможности огромны. Эта категория используется во многих приложениях, требующих получения высокоточных данных при меньших затратах для массового производства, и часто встречается в автоматических газонокосилках, роботах-доставщиках, дронах, сельскохозяйственных роботах, мобильных промышленных роботах и ​​автономных судах.Датчики потребительского класса: на коммерческом рынке эти датчики обычно продаются в виде отдельных акселерометров или гироскопов. Многие компании начали объединять несколько акселерометров и гироскопов от разных производителей для создания независимых инерциальных измерительных блоков (IMU). Выбор подходящего инерциального датчика (например, акселерометра, гироскопа, магнитометра или комбинированного IMU/AHRS) требует всестороннего учета множества факторов, включая сценарии применения, параметры производительности, условия окружающей среды и стоимость. 1.Уточните требования к заявке. Динамический диапазон: Определите максимальное ускорение или угловую скорость, которые должен измерять датчик (например, для высокоскоростного маневрирования дрона требуется гироскоп с большим диапазоном измерений).Требования к точности: Для высокоточной навигации (например, в системах автономного вождения) необходимы датчики с низким уровнем шума и низким смещением.Частота обновления: Для мониторинга высокочастотной вибрации требуется частота дискретизации >1 кГц, в то время как для традиционного отслеживания движения может потребоваться всего 100 Гц.Ограничение по энергопотреблению: для носимых устройств требуется низкое энергопотребление (например, MEMS-акселерометры с уровнем шума ± 10 мг), в то время как для промышленных устройств допустимы более низкие значения.Метод интеграции: Вам нужен инерциальный измерительный блок (IMU, 6 осей) или система автоматического определения ориентации (AHRS, с расчетом положения)? 2.Ключевые параметры производительности Акселерометр:Диапазон измерений: от ±2 г (измерение наклона) до ±200 г (обнаружение удара).Плотность шума:< 100 мкг/√Гц (высокая точность) против >500 мкг/√Гц (низкая стоимость).Полоса пропускания: Она должна охватывать самую высокую частоту сигнала (например, для механической вибрации может потребоваться >500 Гц). Гироскоп:Стабильность при нулевом смещении: < 1°/ч (волоконно-оптический гироскоп) против 10°/ч (промышленные MEMS-устройства) против 1000°/ч (бытовой класс).Угловое случайное блуждание (ARW):

Основные положенияИзделие: Электронный компасПринцип калибровки:- Аппроксимация магнитного поля эллипсом: сбор данных о магнитном поле во всех направлениях при вращении устройства, расчет параметров интерференции твердого и мягкого железа, а также применение компенсации для аппроксимации данных о магнитном поле сферой с целью повышения точности.Методы калибровки:1. Калибровка плоскости:- Калибровка в плоскости XY: Поверните устройство в плоскости XY, чтобы найти центр окружности траектории, спроецированной в эту плоскость.- Калибровка в плоскости XZ: Поверните устройство в плоскости XZ, чтобы получить траекторию движения магнитного поля Земли и рассчитать вектор интерференции магнитного поля в трехмерном пространстве.2. Стереоскопическая калибровка по 8-образной схеме:— Вращайте устройство в разных направлениях в воздухе, чтобы собрать образцы точек, падающих на поверхность сферы. Определите центр окружности, чтобы определить значение интерференции и выполнить калибровку.Этапы калибровки:1. Подготовка тестовой среды:- Избегайте источников помех.— Обеспечьте горизонтальное размещение и надежную установку.2. Войдите в режим калибровки:- Запуск калибровки вручную с помощью комбинаций клавиш или инструкций программного обеспечения.- Автоматическая калибровка с подсказкой при обнаружении аномалий магнитного поля.3. Выполните калибровку:- Горизонтальное вращение (2D-калибровка): Медленно вращайте устройство вокруг вертикальной оси в горизонтальном положении.- Трехмерное вращение (3D-калибровка): вращайте устройство вокруг осей X, Y и Z, охватывая не менее 360° для каждой оси.4. Проверьте результаты калибровки:— Сравните показания прибора с известным географическим направлением.— Используйте программные средства для наблюдения за стабильностью и точностью направления.- Повторите калибровку, если отклонение превышает номинальную погрешность устройства.Преимущества электронного компаса:- Измерение курса и положения в реальном времени.— Важный навигационный инструмент.- Повышает точность определения направления за счет калибровки.— Доступны различные методы калибровки.- Может использоваться в различных областях применения и условиях. Электронный компас — важный навигационный инструмент, позволяющий в режиме реального времени определять направление и положение движущихся объектов. Калибровка электронного компаса является важнейшим этапом обеспечения точности измерения направления. 1.Принцип калибровки электронного компасаЭлектронный компас определяет направление, измеряя компоненты геомагнитного поля. Процесс калибровки фактически представляет собой «подгонку эллипса магнитного поля»:а)Сбор данных о магнитном поле. во всех направлениях при вращении устройства.б)Сгенерируйте параметры компенсации, рассчитав помехи от твердого железа (фиксированное смещение) и помехи от мягкого железа (масштабирование и перекрестная связь) с помощью алгоритмов.с)Автоматическое применение компенсации при последующих измерениях для аппроксимации данных магнитного поля сферой с центром в начале координат, что повышает точность определения направления. 2.Метод калибровки электронного компасаОсновные методы калибровки электронных компасов включают два основных подхода: планарную калибровку и трехмерную калибровку по 8-образной траектории.(1)Метод калибровки плоскостиДля калибровки оси XY устройство, оснащенное магнитным датчиком, будет вращаться самостоятельно в плоскости XY, что эквивалентно вращению вектора магнитного поля Земли вокруг точки нормали O(γx,γy), перпендикулярной плоскости XY. Это представляет собой траекторию вектора магнитного поля, спроецированного в плоскость XY в процессе вращения. Это позволяет определить положение центра окружности как (Xmax+Xmin)/2, (Ymax+Ymin)/2. Аналогично, вращение устройства в плоскости XZ позволяет получить траекторию окружности магнитного поля Земли в плоскости XZ, что позволяет рассчитать вектор интерференции магнитного поля γ (γx, γy, γz) в трехмерном пространстве. После калибровки электронный компас может нормально использоваться в горизонтальной плоскости. Однако из-за угла между компасом и горизонтальной плоскостью этот угол может влиять на точность определения направления и требует компенсации наклона с помощью акселерометров.(2)Стереоскопический метод калибровки в форме восьмеркиОбычно, когда устройство с датчиками вращается в воздухе в разных направлениях, пространственная геометрическая структура, состоящая из измеряемых значений, представляет собой сферу, и все точки выборки располагаются на поверхности этой сферы, как показано на следующем рисунке.               а)Вращение в воздухе: Используя калиброванное оборудование, выполните в воздухе движение в форме восьмерки, направив нормаль к оборудованию так, чтобы она указывала на все 8 квадрантов пространства. Получив достаточное количество точек выборки, определите центр O(γx,γy,γz), который представляет собой размер и направление вектора помех от фиксированного магнитного поля.б)Сбор точек выборки: При вращении устройства в различных направлениях в воздухе пространственная геометрическая структура, состоящая из значений измерений, фактически представляет собой сферу, и все точки выборки попадают на поверхность этой сферы. Используя эти точки выборки, можно определить центр окружности для определения значения жестких магнитных помех и выполнить калибровку. 3.Этапы калибровки электронного компаса(1)Подготовка среды тестированияØИзбегайте источников помех: убедитесь, что в радиусе 3 метров от калибровочной среды нет крупных металлических предметов (таких как железные шкафы, транспортные средства), двигателей, динамиков или другого электромагнитного оборудования.ØГоризонтальное размещение: Используйте уровень или встроенный датчик для установки в горизонтальное положение, обеспечивая измерение на основе горизонтальной составляющей геомагнитного поля.ØСпособ крепления: Избегайте ношения металлических часов или колец при удержании устройства; если это встраиваемое устройство (например, дрон), обеспечьте надежную установку.(2)Перейдите в режим калибровкиа)Ручное управление: см. руководство пользователя, распространенные способы включают:нКомбинация клавиш (например, длительное нажатие клавиш питания и функциональных клавиш в течение 5 секунд).нИнструкции по использованию программного обеспечения (выберите «Калибровка компаса» в сопутствующем приложении).б)Автоматическое уведомление: Некоторые устройства автоматически запрашивают калибровку при обнаружении аномалий магнитного поля (например, постоянно отображая «низкую точность»). (3)Выполните калибровку.а)Горизонтальное вращение (2D-калибровка):нМедленно вращайте оборудование вокруг вертикальной оси (оси Z), удерживая его в горизонтальном положении.нОбеспечьте равномерную скорость вращения (примерно 10 секунд на оборот), выполните не менее 2 оборотов, чтобы охватить все направления.б)Трехмерное вращение (3D-калибровка, подходит для высокоточного оборудования):нПоследовательно вращайте аппарат вокруг осей X (крен), Y (тангаж) и Z (рыскание), при этом каждая ось должна вращаться не менее чем на 360°.нПример действия: После горизонтального поворота переверните устройство в вертикальное положение, а затем наклоняйте его вперед и назад.(4)Проверьте результаты калибровки.а)Метод сравнения направлений: направьте устройство в известное географическое направление (например, используйте компас для определения истинного севера) и проверьте, совпадают ли показания.б)Проверка программного обеспечения: Используйте картографические приложения или профессиональные инструменты (например, программное обеспечение для анализа магнитного поля), чтобы оценить стабильность и точность определения направления.с)Повторная калибровка: Если отклонение превышает номинальную погрешность оборудования (например, ±3°), требуется повторная калибровка и проверка на наличие помех от окружающей среды. C9-BВысокоточный электронный компас с выводом данных по протоколу CAN в 2D-режиме.C9-AКомпенсация угла наклона 40°, вывод данных по протоколу CAN, 3D электронный компасC9-CВысокоточный электронный компас с цифровым выводом в 2D, одноплатный. 

Изучите комплексные методы тестирования ключевых показателей волоконно-оптических гироскопов, включая стабильность нулевого смещения, нелинейность масштабного коэффициента и коэффициент случайного блуждания (RWC). Освойте пошаговые процедуры, формулы и требования к оборудованию для приложений точной навигации и управления ориентацией.Волоконно-оптический гироскоп основан на эффекте Сагны и широко используется для измерения угловой скорости в навигации и управлении ориентацией. Ключевые показатели обычно включают стабильность нулевого смещения, масштабный коэффициент, случайное блуждание, полосу пропускания, шум, температурные характеристики и т. д. Измеряя эти показатели, можно всесторонне оценить производительность волоконно-оптических гироскопов, а также оптимизировать проектирование системы и алгоритмы компенсации на основе этих данных. 1.Тестирование серии при нулевом смещении1.1ПредвзятостьОпределение: Средняя эквивалентная угловая скорость, выдаваемая волоконно-оптическим гироскопом при отсутствии входного сигнала угловой скорости.Измерительное оборудование: горизонтальное эталонное устройство, устройство для измерения и регистрации выходного сигнала волоконно-оптического гироскопа.Метод тестирования: Закрепите волоконно-оптический гироскоп на горизонтальной опоре так, чтобы входная ось (IRA) была направлена ​​в направлении восток-запад. Записывайте выходные данные в течение как минимум 1 часа после включения питания с частотой дискретизации, удовлетворяющей критерию Найквиста (≥ 2 раза превышающей максимальную частоту сигнала).Формула расчета:              Где K — масштабный коэффициент, — это среднее значение выходной мощности. 1.2Стабильность смещенияОпределение: Степень разброса выходного сигнала с нулевым смещением относительно среднего значения отражает краткосрочную стабильность.Метод тестирования: Аналогичен тесту на смещение, но требует длительной записи данных (не менее 1 часа).Формула расчета:         где:: Стабильность нулевого смещения, измеренная в градусах в час (° ⁄ ч)Односторонний амплитудный выход волоконно-оптического гироскопав то время . 1.3Повторяемость смещенияОпределение: Проведите несколько тестов мощности, чтобы убедиться в стабильности нулевого смещения.Метод тестирования: Повторите тест с нулевым смещением более 6 раз, с интервалами между тестами, включающими выключение питания и охлаждение до комнатной температуры.Формула расчета:Для каждого тестового набора данных обработайте его согласно формуле (1), рассчитайте нулевое смещение, а затем рассчитайте повторяемость нулевого смещения тестов Q согласно следующей формуле.          Где,: Нулевое смещение i-го теста; : Нулевое смещение 1.4Чувствительность к температуре смещенияОпределение: Дрейф нулевого смещения, вызванный изменениями температуры.Метод тестирования: Установите различные температурные точки (охватывающие рабочий диапазон температур) внутри блока управления температурой и поддерживайте постоянную температуру в течение 30 минут в каждой точке. Измерьте смещение нуля в каждой температурной точке и рассчитайте отклонение от смещения нуля при комнатной температуре.Формула расчета:Тестовые данные обрабатываются по формуле (1), и нулевая чувствительность волоконно-оптического гироскопа при комнатной температуре и каждой точке измерения температуры рассчитывается отдельно. Температурная чувствительность нулевой чувствительности волоконно-оптического гироскопа рассчитывается по следующей формуле:                            Температура i-го испытания.: комнатная температура 2.Тестирование серии масштабных коэффициентов2.1Масштабный коэффициентОпределение: Линейно-пропорциональная зависимость между выходным сигналом и входной угловой скоростью.Испытательное оборудование: высокоточный поворотный стол (погрешность)

 Основные положенияВолоконно-оптический гироскоп, искатель Севера Преимущества: высокая точность, ударопрочность, низкое энергопотребление, не требуется внешний источник опорного напряжения.Недостатки: Требует точной калибровки, чувствителен к дрейфу.Идеально подходит для: суровых условий эксплуатации, задач точной навигации. Вывод: Идеально подходит для определения истинного севера в сложных условиях, обеспечивая надежную работу без необходимости указания широты. Североискатель — это разновидность компаса, используемого для определения истинного направления на север в определенном месте. Гироскопический североискатель, также известный как гироскопический компас, представляет собой инерциальную измерительную систему, которая использует принцип гироскопа для определения направления проекции угловой скорости вращения Земли на локальную горизонтальную плоскость (т.е. истинное положение на север). Для поиска севера ему не требуется внешний ориентир. Принцип работы волоконно-оптического гироскопа North FinderВолоконно-оптический гироскоп (ВОГ) — это новый тип полностью твердотельного гироскопа, основанный на эффекте Сагнака. Это инерциальный измерительный элемент без механических вращающихся частей, обладающий такими преимуществами, как ударопрочность, высокая чувствительность, длительный срок службы, низкое энергопотребление и надежная интеграция. Это идеальное инерциальное устройство для нового поколения инерциальных навигационных систем с жесткой связью. В приложениях для определения направления на север с помощью волоконно-оптического гироскопа большинство используемых методов включают вращение волоконно-оптического гироскопа на фиксированный угол и вычисление угла относительно направления на север путем определения смещения. Для точного определения направления на север также необходимо устранить дрейф волоконно-оптического гироскопа. Как правило, для размещения волоконно-оптического гироскопа на подвижной подставке используется вращающаяся платформа, как показано на рисунке 1, при этом плоскость подвижной подставки параллельна горизонтальной плоскости, а чувствительная ось волоконно-оптического гироскопа параллельна плоскости подвижной подставки. В начале поиска севера гироскоп находится в положении 1, и его чувствительная ось параллельна несущей. Предположим, что угол между начальным направлением чувствительной оси волоконно-оптического гироскопа и истинным направлением на север равен αВыходное значение гироскопа в положении 1 равно ω1Затем поверните основание. 90° и измерить выходное значение гироскопа в положении 2 следующим образом: ω2Повернуть 90° дважды последовательно поворачиваясь в положения 3 и 4 соответственно, чтобы получить угловые скорости. ω3 и ω4. Предположим, что широта точки измерения равна φ.，Вращение Земли — это , Затем: Использование этого метода измерения позволяет исключить нулевое смещение гироскопа и исключить необходимость знания широты места измерения. Если широта места измерения известна, то угол курса можно определить только по точкам измерения 1 и 3 (или 2 и 4). ЗаключениеВолоконно-оптический гироскопический североискатель имеет простую конструкцию и превосходные характеристики, особенно устойчив к ударам и различным суровым условиям окружающей среды. При горизонтальном положении поворотного стола он позволяет определять угол между несущей и истинным севером без ввода значений широты. В случае, если поворотный стол не находится в строго горизонтальном положении, для расчета угла между базовой линией несущей и истинным севером используются также угловая скорость Земли, измеренная волоконно-оптическим гироскопом, и угол между гироскопом и горизонтальной плоскостью, измеренный акселерометром. Одновременно с этим акселерометр может измерять угол ориентации североискателя. NF2000инерциальная навигационная система Высокоточный FOG Северный поисковик NF3000Высокоэффективная инерциальная навигационная система с динамическим поиском севера в тумане 

Основные положенияКварцевый акселерометрПреимущества: высокая точность, стабильность, широкий диапазон, надежность.Минусы: большой размер, высокая стоимость, большая мощность.Наилучшее применение: Высокоточные приложения (например, в аэрокосмической отрасли)MEMS-акселерометрПреимущества: Компактный, недорогой, маломощный.Минусы: низкая точность, ограниченная дальность.Лучше всего подходит для: бытовой электроники, портативных устройств.ЗаключениеКварц: для высокой точностиMEMS: для экономичных и компактных решений.Выбор между гибким кварцевым акселерометром и акселерометром MEMS зависит от конкретных требований к применению. Вот несколько ключевых факторов, которые следует учитывать: 1. Кварцевый гибкий акселерометрПреимущества:1) Высокая точность и стабильность: кварцевые акселерометры известны своей высокой точностью и долговременной стабильностью, что делает их подходящими для применений, требующих точных измерений в течение длительных периодов времени.2) Широкий динамический диапазон: они могут измерять широкий диапазон ускорений, от очень низких до очень высоких.3) Прочность: Как правило, они отличаются прочностью и могут работать в суровых условиях, включая высокие температуры и сильную вибрацию.4) Низкий уровень шума: Как правило, они имеют низкий уровень шума, что крайне важно для точных измерений. Недостатки: 1) Размеры и вес: Кварцевые акселерометры, как правило, больше и тяжелее по сравнению с MEMS-акселерометрами.2) Стоимость: Обычно они дороже из-за сложного процесса производства и использования высококачественных материалов.3) Энергопотребление: Они, как правило, потребляют больше энергии, что может быть проблемой для устройств, работающих от батарей. 2. MEMS-акселерометрПреимущества:1)      Компактный размер: MEMS-акселерометры малы и легки, что делает их идеальными для применений, где пространство и вес имеют решающее значение, например, в бытовой электронике и портативных устройствах.2)      Низкая стоимость: Как правило, их производство обходится дешевле, что делает их экономически выгодными для крупномасштабного производства.3)      Низкое энергопотребление: MEMS-акселерометры потребляют меньше энергии, что выгодно для устройств с батарейным питанием.4)      Интеграция: Их можно легко интегрировать с другими электронными компонентами на одном чипе, что позволяет создавать многофункциональные устройства. Недостатки:1) Более низкая точность: MEMS-акселерометры могут обладать более низкой точностью и стабильностью по сравнению с кварцевыми акселерометрами, особенно в течение длительных периодов времени.2) Ограниченный динамический диапазон: они могут показывать худшие результаты при измерении очень высоких или очень низких ускорений.3) Чувствительность к окружающей среде: Они могут быть более чувствительны к факторам окружающей среды, таким как температура и вибрация, что может повлиять на их производительность. 3. Вопросы примененияØ  Высокоточные приложения: Если для вашего приложения требуется высокая точность, стабильность и широкий динамический диапазон (например, в аэрокосмической, оборонной отраслях или для сейсмического мониторинга), то кварцевый гибкий акселерометр может быть лучшим выбором.Ø  Потребительская электроника: Для приложений, где критически важны размер, вес, стоимость и энергопотребление (например, смартфоны, носимые устройства, устройства IoT), акселерометр MEMS, вероятно, будет более подходящим вариантом. 4. Сравнение производительностиКомпания Micro-Magic Inc. предлагает серию высокоточных кварцевых акселерометров и серию MEMS-акселерометров. В качестве примеров можно привести кварцевый акселерометр AC-5B и MEMS-акселерометр ACM-300-8. Ниже представлены типичные сравнения параметров: ПараметрыAC-5ACM-300Диапазон измерений±50 g±8 гРазрешение

Основные положенияИзделие: волоконно-оптический гироскоп (ВОГ)Основные характеристики:Компоненты: Твердотельный датчик, использующий оптическое волокно для точных инерциальных измерений.Функция: Использует эффект Сагнака для точного измерения угловой скорости без движущихся частей.Области применения: подходит для инерциальных измерительных блоков (IMU), инерциальных навигационных систем (INS), головок самонаведения ракет, беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и робототехники.Объединение данных: сочетает данные FOG с внешними эталонными данными для повышения точности и стабильности.Вывод: волоконно-оптические гироскопы обеспечивают высокую точность и надежность в навигационных задачах, и их дальнейшее развитие в различных секторах является многообещающим.Подобно кольцевому лазерному гироскопу, волоконно-оптический гироскоп обладает преимуществами отсутствия механических движущихся частей, отсутствия времени предварительного нагрева, нечувствительного ускорения, широкого динамического диапазона, цифрового вывода и малых размеров. Кроме того, волоконно-оптический гироскоп также преодолевает существенные недостатки кольцевого лазерного гироскопа, такие как высокая стоимость и явление блокировки.Волоконно-оптический гироскоп — это разновидность волоконно-оптического датчика, используемого в инерциальной навигации.Благодаря отсутствию движущихся частей – высокоскоростному ротору, называемому твердотельным гироскопом. Этот новый полностью твердотельный гироскоп станет ведущим продуктом в будущем и имеет широкий спектр перспектив развития и применения.1. Классификация волоконно-оптических гироскоповВ зависимости от принципа работы волоконно-оптические гироскопы можно разделить на интерферометрические волоконно-оптические гироскопы (I-FOG), резонансные волоконно-оптические гироскопы (R-FOG) и волоконно-оптические гироскопы со стимулированным бриллюэновским рассеянием (B-FOG). В настоящее время наиболее зрелым волоконно-оптическим гироскопом является интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (то есть, первое поколение волоконно-оптических гироскопов), который является наиболее широко используемым. В нем используется многовитковая оптическая волоконная катушка для усиления эффекта SAGNAC. Двухлучевой кольцевой интерферометр, состоящий из многовитковой одномодовой оптической волоконной катушки, может обеспечить высокую точность, но также неизбежно усложняет общую структуру.Волоконно-оптические гироскопы делятся на гироскопы с открытым кольцом и гироскопы с замкнутым контуром в зависимости от типа контура. Волоконно-оптический гироскоп с открытым контуром не имеет обратной связи, напрямую детектирует оптический выходной сигнал, что позволяет избежать сложных оптических и схемных решений, обладает преимуществами простой конструкции, низкой цены, высокой надежности и низкого энергопотребления. Недостатком является низкая линейность вход-выход и малый динамический диапазон; в основном используется в качестве датчика угла. Базовой структурой волоконно-оптического гироскопа с открытым контуром является кольцевой двухлучевой интерферометр. Он в основном используется в случаях, когда точность невысока, а габариты малы.2. Текущее состояние и перспективы волоконно-оптических гироскоповВ связи с быстрым развитием волоконно-оптических гироскопов многие крупные компании, особенно производители военной техники, вложили огромные финансовые ресурсы в их изучение. Основные исследовательские компании США, Японии, Германии, Франции, Италии и России завершили индустриализацию гироскопов низкой и средней точности, и США сохранили лидирующие позиции в этой области исследований.Развитие волоконно-оптических гироскопов в нашей стране всё ещё находится на относительно отсталом уровне. По уровню развития разработка гироскопов делится на три эшелона: первый эшелон — это США, Великобритания и Франция, обладающие всеми возможностями для исследований и разработок в области гироскопов и инерциальной навигации; второй эшелон — это в основном Япония, Германия и Россия; Китай в настоящее время находится на третьем эшелоне. Исследования волоконно-оптических гироскопов в Китае начались относительно поздно, но благодаря усилиям большинства научных исследователей разрыв между нами и развитыми странами постепенно сократился.В настоящее время в Китае полностью сформирована производственная цепочка волоконно-оптических гироскопов, производители представлены как на верхнем, так и на нижнем уровнях этой цепочки. Точность разработки волоконно-оптических гироскопов достигла уровня, необходимого для инерциальных навигационных систем средней и низкой точности. Хотя их характеристики относительно невелики, они не создают узких мест, как это происходит с микросхемами.Дальнейшее развитие волоконно-оптических гироскопов будет сосредоточено на следующих аспектах:(1) Высокая точность. Более высокая точность является неизбежным требованием для замены лазерного гироскопа волоконно-оптическим гироскопом в современных системах навигации. В настоящее время технология высокоточных волоконно-оптических гироскопов еще не полностью зрелая.(2) Высокая стабильность и помехоустойчивость. Долговременная высокая стабильность также является одним из направлений развития волоконно-оптического гироскопа, который может поддерживать точность навигации в течение длительного времени в суровых условиях. Это требование к инерциальной навигационной системе для гироскопа. Например, в случае высоких температур, сильных землетрясений, сильного магнитного поля и т. д. волоконно-оптический гироскоп также должен обладать достаточной точностью, чтобы соответствовать требованиям пользователей.(3) Диверсификация продукции. Необходимо разрабатывать продукцию с различной точностью и различными потребностями. Разные пользователи предъявляют разные требования к точности навигации, а конструкция волоконно-оптического гироскопа проста, и для изменения точности требуется лишь регулировать длину и диаметр катушки. В этом отношении он имеет преимущество перед механическими и лазерными гироскопами, а также позволяет легче создавать изделия с различной точностью, что является неизбежным требованием практического применения волоконно-оптических гироскопов.(4) Масштаб производства. Снижение затрат также является одним из предварительных условий для принятия волоконно-оптических гироскопов пользователями. Масштаб производства различных компонентов может эффективно способствовать снижению производственных затрат, особенно для волоконно-оптических гироскопов средней и низкой точности.3. РезюмеСтабильность нулевого смещения волоконно-оптического гироскопа F50 составляет 0,1–0,3º/ч, а F60 — 0,05–0,2º/ч. Области их применения в основном одинаковы и могут использоваться в небольших инерциальных измерительных блоках (IMU), инерциальных навигационных системах (INS), системах слежения за сервоприводами головок самонаведения ракет, фотоэлектрических модулях, БПЛА и других областях. Для получения более подробной технической информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.GF50Одноосевой волоконно-оптический гироскоп средней точности, соответствующий военным стандартам. GF60Одноосевой волоконно-оптический гироскоп, маломощный волоконно-оптический гироскоп, инерциальный измеритель угловой скорости для навигации. 

Основные положенияИзделие: ИНС на базе MEMS с поддержкой GNSS I3500Основные характеристики:Компоненты: экономичный MEMS-инерциальный измерительный блок (IMU), двухантенный модуль спутникового позиционирования, магнитометры и барометр.Функция: Обеспечивает высокоточные навигационные данные, поддерживая работоспособность системы во время сбоев GNSS.Области применения: подходит для дронов, автономной навигации, геодезии и анализа движения.Инерциальная навигация: объединяет инерциальные измерения для расчета положения, скорости и ориентации.Заключение: I3500 является примером интеграции MEMS-инерциальной навигационной системы и GNSS, повышающей надежность и точность навигации в различных секторах. Интегрированная навигация MINS/GNSS подразумевает объединение информации от MINS (MEMS INS) и GNSS (глобальной навигационной спутниковой системы). Эта интеграция сочетает в себе сильные стороны обеих систем, дополняя друг друга и обеспечивая точные результаты определения положения, скорости и ориентации (PVA).Классификация инерциальных навигационных систем на основе микроэлектромеханических систем (MEMS)После более чем 30 лет развития инерциальные технологии MEMS быстро продвинулись и нашли широкое применение. Появились различные практичные инерциальные устройства MEMS и MEMS-инерциальные навигационные системы (ИНС), нашедшие широкое применение в таких областях, как аэрокосмическая, морская и автомобильная промышленность. Тактические гироскопы MEMS (со стабильностью смещения от 0,1°/ч до 10°/ч, 1σ) и высокоточные акселерометры MEMS (со стабильностью смещения от 10⁻⁵g до 10⁻⁶g, 1σ) ознаменовали переход тактических MEMS-ИНС на стадию модельного применения.В целом, инерциальные системы на основе микроэлектромеханических систем (MEMS) можно разделить на три уровня: инерциальный сенсорный блок (ISA), инерциальный измерительный блок (IMU) и инерциальная навигационная система (INS), как показано на рисунке 1.Рис. 1 Три уровня Mems Ins (2)MEMS ISA: Состоит исключительно из трех MEMS-гироскопов и трех MEMS-акселерометров и не обладает возможностью автономной работы.MEMS IMU: Создан на основе архитектуры MEMS ISA с добавлением аналого-цифровых преобразователей, микросхем для математической обработки данных и специальных программ, что позволяет ему самостоятельно собирать и обрабатывать инерциальную информацию.MEMS INS: 进一步 расширяет возможности MEMS IMU за счет включения преобразования координат, процессов фильтрации и вспомогательных модулей, которые обычно включают магнитометры и платы приемников GNSS. Вспомогательные датчики, такие как магнитометры, особенно важны для обеспечения выравнивания MEMS INS и повышения производительности.Три новые модели инерциальной навигационной системы MEMS (Micro-Magic Inc-Mechanical System Inertial Navigation System) от Ericco, показанные на изображении ниже, подходят для применения в дронах, бортовых самописцах, интеллектуальных беспилотных транспортных средствах, позиционировании и ориентации дорожного полотна, обнаружении каналов, беспилотных надводных и подводных аппаратах.Рис. 2. Три новые модели Mems Ins от Ericco.Как работает инерциальная навигационная система MEMS с поддержкой GNSSGNSS предоставляет пользователям высокоточную информацию об абсолютном положении и времени в любых погодных условиях, в то время как инерциальные навигационные системы (ИНС) обеспечивают высокое кратковременное разрешение и высокую автономность. Их взаимодополняющие характеристики повышают общую производительность: ИНС может использовать свою высокую кратковременную точность для предоставления GNSS более непрерывной и полной навигационной информации, а GNSS может помочь оценить параметры ошибок ИНС, такие как смещение, тем самым получая более точные наблюдения и уменьшая дрейф ИНС.Рис. 3. Три уровня памяти.В частности, GNSS использует сигналы от орбитальных спутников для расчета положения, времени и скорости. Пока антенна имеет прямую видимость как минимум с четырьмя спутниками, навигация GNSS обеспечивает превосходную точность. Когда видимость спутников затруднена такими препятствиями, как деревья или здания, навигация становится ненадежной или невозможной.ИНС рассчитывает относительные изменения положения во времени, используя информацию об угловой скорости и ускорении от инерциального измерительного блока (ИМБ). ИМБ состоит из шести дополнительных датчиков, расположенных на трех ортогональных осях. На каждой оси находится акселерометр и гироскоп. Акселерометры измеряют линейное ускорение, а гироскопы — угловую скорость вращения. С помощью этих датчиков ИМБ может точно измерять свое относительное движение в трехмерном пространстве.ИНС использует эти измерения для вычисления положения и скорости. Еще одно преимущество измерений ИМС заключается в том, что они предоставляют угловые решения относительно трех осей. ИНС преобразует эти угловые решения в локальные ориентации (крен, тангаж и рыскание), предоставляя эти данные вместе с положением и скоростью.Рис. 4. Инерциальный измерительный блок. Система координат корпуса.Технология кинематического позиционирования в реальном времени (RTK) — это зрелый высокоточный алгоритм позиционирования GNSS, способный достигать точности на уровне сантиметров в открытой местности. Однако в сложных городских условиях препятствия и помехи сигнала снижают скорость определения неоднозначности, что приводит к снижению точности позиционирования. Поэтому исследование интегрированных систем позиционирования GNSS RTK и INS имеет решающее значение для таких областей, как автономная навигация, геодезия и картография, а также анализ движения.Новая модель I3500 от Micro-Magic Inc. — это экономичная инерциальная навигационная система на основе MEMS-технологии с поддержкой GNSS, высоконадежным MEMS-инерциальным измерительным блоком (IMU) и двухантенным полнодиапазонным модулем позиционирования и определения направления спутников. Она также включает в себя магнитометры и барометр, которые могут рассчитывать величину угла ориентации и помогать дрону достигать желаемой высоты.ЗаключениеИнтеграция инерциальных навигационных систем MEMS (INS) с технологией GNSS значительно повышает точность навигации за счет объединения их преимуществ. Благодаря быстрому развитию, системы MEMS INS в настоящее время широко используются в аэрокосмической, морской и автомобильной отраслях. GNSS обеспечивает точное позиционирование, а системы MEMS INS гарантируют непрерывную навигацию даже при сбоях в работе GNSS.Система I3500 от Micro-Magic Inc. является ярким примером такой интеграции, предлагая высокоточные навигационные данные, идеально подходящие для автономной навигации, геодезии и анализа движения.В заключение, интеграция GNSS и MEMS INS совершает революцию в навигации, повышая точность, надежность и универсальность в различных областях применения. I3500Высокоточная 3-осевая инерциальная навигационная система MEMS-гироскопа I3500