ПРИЛОЖЕНИЯ

Explore the working principles, military/civilian applications, and market prospects of tactical-grade fiber optic gyroscopes (FOGs). Learn about top products like GF-3G70 and GF-3G90, and discover their role in aerospace, UAVs, and more. 1. Introduction In the field of modern inertial navigation, Fiber Optic Gyroscopes (FOGs) have become one of the mainstream devices due to their unique advantages. Today, we will delve into the working principles, current market status, and typical product applications of this technology, with a special focus on the performance characteristics of tactical-grade fiber optic gyroscopes. 2. Working Principles of Fiber Optic Gyroscopes A fiber optic gyroscope is an all-solid-state fiber optic sensor based on the Sagnac effect. Its core component is a fiber optic coil, where light emitted by a laser diode propagates in two directions along the coil. When the system rotates, the propagation paths of the two light beams produce a difference. By measuring this optical path difference, the angular displacement of the sensitive component can be precisely determined. Simply put, imagine emitting two beams of light in opposite directions on a circular track. When the track is stationary, the two beams will return to the starting point simultaneously. However, if the track rotates, the light moving against the rotation direction will "travel a longer distance" than the other beam. The fiber optic gyroscope calculates the rotation angle by measuring this minute difference. 3. Technical Classification and Market Status Based on their working methods, fiber optic gyroscopes can be divided into: Interferometric Fiber Optic Gyroscope (I-FOG) Resonant Fiber Optic Gyroscope (R-FOG) Brillouin Scattering Fiber Optic Gyroscope (B-FOG) In terms of accuracy levels, they include: Low-end tactical gradeHigh-end tactical gradeNavigation gradePrecision grade Currently, the fiber optic gyroscope market exhibits dual-use characteristics for military and civilian applications: Military applications: Attitude control for fighter jets/missiles, tank navigation, submarine heading measurement, etc. Civilian applications: Car/aircraft navigation, bridge measurement, oil drilling, etc. It is worth noting that medium-to-high precision fiber optic gyroscopes are primarily used in high-end military equipment such as aerospace, while low-cost, low-precision products are widely applied in civilian fields like oil exploration, agricultural aircraft attitude control, and robotics. 4. Technical Challenges and Development Trends The key to achieving high-precision fiber optic gyroscopes lies in: 1. Studying the impact of optical devices and physical environments on performance. 2. Suppressing relative intensity noise. With the advancement of optoelectronic integration technology and specialty optical fibers, fiber optic gyroscopes are rapidly developing toward miniaturization and cost reduction. Integrated, high-precision, and miniaturized fiber optic gyroscopes will become the mainstream in the future. 5. Recommended Tactical-Grade Fiber Optic Gyroscope Products Taking Micro-Magic Company's products as an example, their tactical-grade fiber optic gyroscopes are characterized by medium precision, low cost, and long lifespan, offering significant price advantages in the market. Below are two popular products: GF-3G70 Performance Characteristics:Bias stability: 0.02~0.05°/h Typical Applications:Electro-optical pods/flight control platformsInertial Navigation Systems (INS)/Inertial Measurement Units (IMU)Platform stabilization devicesPositioning systemsNorth seekers GF-3G90 Performance Characteristics:Higher bias stability: 0.006~0.015°/hLong lifespan, high reliability Typical Applications:UAV flight controlMapping and orbital inertial measurementElectro-optical podsPlatform stabilizers 6. Conclusion Fiber optic gyroscope technology holds significant strategic importance for a country's industrial, defense, and technological development. With technological advancements and the expansion of application scenarios, fiber optic gyroscopes will play a critical role in more fields. Tactical-grade products, with their excellent cost-performance ratio, are gaining widespread application in both military and civilian markets. G-F3G70 Tri-Axis Fiber Optic Gyroscope G-F70ZK Medium and High Precision  Fiber Optic Gyroscope G-F3G90 Tri-Axis Fiber Optic Gyroscope --

Key Points Product: High-Performance Gyroscopes Features: Accurate rotation rate measurement with low bias Compensation for temperature and vibration errors Zero bias stability as a key performance indicator Vibration sensitivity (g-sensitivity and g2-sensitivity) impacts performance Applications: Aerospace, automotive, industrial, and consumer electronics Advantages: High precision with temperature and vibration compensation Improved stability with multiple device averaging Anti-vibration components enhance performance Limitations: Vibration sensitivity is a major error source Zero bias stability may only be achievable in ideal conditions Mechanical impacts can affect performance   Summary: When choosing a gyroscope, it is necessary to consider minimizing the maximum error source. In most applications, vibration sensitivity is the largest source of error. Other parameters can be easily improved by calibration or taking the average of multiple sensors. Zero bias stability is one of the components with a smaller error budget.   When browsing high-performance gyroscope data manuals, the first element that most system designers focus on is the zero bias stability specification. After all, it describes the lower limit of the resolution of the gyroscope and is naturally the best indicator reflecting the performance of the gyroscope! However, actual gyroscopes may experience errors due to various reasons, making it impossible for users to obtain the high zero bias stability claimed in the data manual. Indeed, such high performance may only be achieved in the laboratory. The traditional method is to use compensation to minimize the impact of these error sources to the greatest extent possible. This article will discuss various such technologies and their limitations. Finally, we will discuss another alternative paradigm - selecting gyroscopes based on their mechanical performance and how to improve their bias stability if necessary.   Environmental error All mid to low price MEMS gyroscopes have a certain time zero bias and scaling factor error, and also undergo certain changes with temperature. Therefore, temperature compensation for gyroscopes is a common practice. Generally speaking, the purpose of integrating temperature sensors into gyroscopes is for this purpose. The absolute accuracy of the temperature sensor is not important, what is important is repeatability and the close coupling between the temperature sensor and the actual temperature of the gyroscope. The temperature sensor of modern gyroscopes can almost effortlessly meet these requirements.   Many techniques can be used for temperature compensation, such as polynomial curve fitting, piecewise linear approximation, etc. As long as a sufficient number of temperature points are recorded and sufficient measures are taken during the calibration process, the specific technique used is irrelevant. For example, insufficient storage time at each temperature is a common source of error. However, no matter what technology is used or how careful, temperature hysteresis - the difference in output between cooling and heating to a specific temperature - will be the limiting factor.   The temperature hysteresis loop of gyroscope ADXRS453 is shown in Figure 1. The temperature changes from+25 ° C to+130 ° C, then to -45 ° C, and finally back to+25 ° C, while recording the zero bias measurement results of the uncompensated gyroscope. There is a slight difference in the+25 ° C zero bias output between the heating cycle and the cooling cycle (approximately 0.2 °/s in this example), which is known as temperature hysteresis. This error cannot be eliminated through compensation, as it will occur regardless of whether the gyroscope is powered on or not. In addition, the magnitude of hysteresis is proportional to the amount of temperature "excitation" applied. That is to say, the wider the temperature range applied to the device, the greater the hysteresis. Figure 1. Zero bias output of uncompensated ADXRS453 during temperature cycling (-45 ° C to+130 ° C) If the application allows resetting the zero bias at startup (i.e. starting without rotation), or zeroing the zero bias on site, this error can be ignored. Otherwise, this may be a limiting factor for zero bias stability performance, as we cannot control transportation or storage conditions.   Anti-vibration In an ideal situation, a gyroscope only measures the rotation rate and has nothing else to do with it. However, in practical applications, due to asymmetric mechanical design and/or insufficient precision in microfabrication, all gyroscopes have a certain degree of acceleration sensitivity. In fact, acceleration sensitivity has various external manifestations, and its severity varies depending on the design. The most significant sensitivity is usually the sensitivity to linear acceleration (or g-sensitivity) and the sensitivity to vibration correction (or g2 sensitivity). Due to the fact that most gyroscopes are used in devices that move and/or rotate in a 1g gravity field around the Earth, sensitivity to acceleration is often the largest source of error.   Low cost gyroscopes generally adopt extremely simple and compact mechanical system designs, and their anti vibration performance has not been optimized (it optimizes cost), so vibration may cause serious impacts. It is not surprising that the g sensitivity is above 1000 °/h/g (or 0.3 °/s/g), which is more than 10 times higher than that of high-performance gyroscopes! For this type of gyroscope, the stability of zero bias is of little significance. A slight rotation of the gyroscope in the Earth's gravity field can cause significant errors due to its sensitivity to g and g2. Generally speaking, this type of gyroscope does not specify vibration sensitivity - it defaults to very high.   Some designers attempt to use external accelerometers to compensate for g-sensitivity (usually in IMU applications where the required accelerometer already exists), which can indeed improve performance in certain situations. However, due to various reasons, g sensitivity compensation cannot achieve complete success. The g-sensitivity of most gyroscopes varies with the frequency of vibration. Figure 2 shows the response of Silicon Sensing CRG20-01 gyroscope to vibration. Note that although the sensitivity of the gyroscope is within the rated specification range (slightly exceeding at some specific frequencies, which may not be important), the rate of change from DC to 100 Hz is 12:1, so calibration cannot be simply performed by measuring the sensitivity at DC. Indeed, the compensation plan will be very complex, requiring sensitivity to be changed according to frequency. Figure 2. g-sensitivity response of Silicon Sensing CRG20-01 to different sine tones Another difficulty is to match the phase response of the compensating accelerometer and gyroscope. If the phase response of the gyroscope and compensating accelerometer is not well matched, high-frequency vibration errors may actually be amplified! From this, another conclusion can be drawn: for most gyroscopes, g-sensitivity compensation is only effective at low frequencies. Vibration calibration is often not regulated, possibly due to embarrassing differences or significant differences between different components. It is also possible that it is simply because gyroscope manufacturers are unwilling to test or regulate (to be fair, testing may be difficult). Anyway, vibration correction must be taken into consideration as it cannot be compensated by an accelerometer. Unlike the response of an accelerometer, the output error of a gyroscope will be corrected.   The most common strategy to improve the sensitivity of g2 is to add a mechanical anti vibration component, as shown in Figure 3. The picture shows a Panasonic car gyroscope partially removed from the metal cap shell package. The gyroscope component is isolated from the metal cap by a rubber anti vibration component. Anti vibration components are very difficult to design because their response is not flat over a wide frequency range (especially poor at low frequencies), and their damping characteristics vary with temperature and usage time. Like sensitivity, the vibration correction response of a gyroscope may vary with frequency. Even if anti vibration components can be successfully designed to attenuate narrowband vibrations in a known frequency spectrum, such anti vibration components are not suitable for general applications where wideband vibrations may exist. Figure 3. Typical anti vibration components The main problems caused by mechanical abuse In many applications, routine short-term abuse events may occur, which, although not causing damage to the gyroscope, can result in significant errors. Here are a few examples. Some gyroscopes can withstand rate overload without exhibiting abnormal performance. Figure 4 shows the response of the Silicon Sensing CRG20 gyroscope to rate inputs that exceed the rated range by approximately 70%. The curve on the left shows the response of CRS20 when the rotation rate changes from 0 °/s to 500 °/s and remains constant. The curve on the right shows the response of the device when the input rate decreases from 500 °/s to 0 °/s. When the input rate exceeds the rated measurement range, the output oscillates randomly between tracks. Figure 4. Response of Silicon Sensing CRG-20 to 500 °/s rate input     Some gyroscopes exhibit a tendency to 'lock' even when subjected to impacts of only a few hundred grams. For example, Figure 5 shows the response of VTI SCR1100-D04 to a 250 g 0.5 ms impact (the method of generating the impact is to drop a 5 mm steel ball from a height of 40 cm onto the PCB next to the gyroscope). The gyroscope was not damaged due to impact, but it no longer responds to rate input and needs to be turned off and powered on again to restart. This is not a rare phenomenon, as various gyroscopes exhibit similar behavior. It is wise to check whether the proposed gyroscope can withstand the impact in the application. Figure 5. Response of VTI SCR1100-D04 to 250 g, 0.5 ms impact Obviously, such errors will be astonishingly large. Therefore, it is necessary to carefully identify potential abuse situations in a given application and verify whether the gyroscope can withstand them.   Selecting a new paradigm In error budgeting, zero bias stability is one of the smallest components, so when choosing a gyroscope, a more reasonable approach is to consider minimizing the maximum error source. In most applications, vibration sensitivity is the largest source of error. However, sometimes users may still desire lower noise or better zero bias stability than the selected gyroscope. Fortunately, we have a way to solve this problem, which is to take the average.   Unlike design related environmental or vibration errors, the zero bias stability error of most gyroscopes has noise characteristics. That is to say, the zero bias stability of different devices is not correlated. Therefore, we can improve the zero bias stability performance by taking the average of multiple devices. If n devices are averaged, the expected improvement is √ n. Broadband noise can also be improved by a similar averaging method.   Conclusion For a long time, zero bias stability has been regarded as the absolute standard for gyroscope specifications, but in practical applications, vibration sensitivity is often a more serious factor limiting performance. Choosing a gyroscope based on its anti-vibration capability is reasonable, as other parameters can be easily improved through calibration or averaging multiple sensors.   Appendix: Calculation of Errors Caused by Vibration To calculate the error caused by vibration in a given application, it is necessary to understand the expected amplitude of acceleration and the frequency at which this acceleration may occur. l  Running typically produces a peak of 2 grams, accounting for approximately 4% of the time. l  The vibration of the helicopter is quite stable. Most helicopter specifications are 0.4 g wideband vibration and 100% duty cycle. l  Ships (especially small boats) on turbulent waters can tilt up to ± 30 ° (producing ± 0.5 g of vibration). The duty cycle can be assumed to be 20%. l  For construction equipment such as leveling machines and front-end loaders, as long as their blades or buckets hit stones, they will produce a high g (50 g) and brief impact. The typical duty cycle value is 1%.   When calculating the error caused by vibration, it is necessary to consider the sensitivity of g and g2. Taking helicopter application as an example, the calculation is as follows: Error=[g sensitivity error]+[g2 sensitivity error] =[0.4 g x g sensitivity x 3600 s/h x 100%]+ [(0.4 g) 2 × g2 sensitivity × 3600 s/h × 100%] If the sensitivity of g is compensated by an accelerometer, only the sensitivity of g decreases, and the decrease is the compensation coefficient.   MG502 MG-502 HIGH PRECISION MEMS SINGLE AXIS GYROSCOPES   --

Key Points Product: Fiber Optic Gyroscopes (FOGs) Features: • Highly accurate sensor for measuring angular velocity • Low bias stability (≤0.2 °/h), ensuring high measurement accuracy • Low random walk (ARW) for stable output over time (e.g., 0.001°/√h) • Scale factor accuracy (e.g., 10 ppm) with minimal deviation from actual rotation • Sensitive to temperature, vibration, and light source changes Applications: • Aviation: Provides accurate position, velocity, and attitude data for aircraft • Navigation: Assists in guidance and positioning systems • Seismic Research: Monitors rotational movement during earthquake studies • Military: Used in missile and bomb guidance systems Advantages: • High precision and stability • Low power consumption, easy installation and maintenance • Reliable in dynamic environments with minimal drift and noise • Versatile in various applications requiring precision angular velocity measurement     Fiber optic gyroscopes (FOGs) are highly accurate sensors used to measure angular velocity. They are widely used in fields such as aviation, navigation, and seismic research due to their high precision, sensitivity, and excellent stability. Its core accuracy indicators, including zero bias drift, random walk, and angle measurement error, are the key to evaluating its performance. Detailed explanation of core accuracy indicators Fiber optic gyroscope uses optical fibers as sensing elements to achieve accurate measurement of rotational angular velocity. Its accuracy performance can be comprehensively evaluated through the following three indicators:   (1)    Bias Stability (Drift Rate)   This indicator reflects the output accuracy of the gyroscope in a non rotating state, usually measured by a benchmark accuracy. The zero bias drift of fiber optic gyroscope is extremely low, generally not exceeding 0.2 °/h, ensuring high measurement accuracy.   (2)    Random Walk (Angular Random Walk, ARW)   This indicator measures the stability of the gyroscope output value over a period of time. typically measured in degrees per square root hour (°/√h). For example, the FOG has an ARW of 0.001°/√h. This means that the noise in the gyroscope's output accumulates at a rate of 0.001 degrees per square root of the operating time. (3)     Scale Factor Accuracy   The scale factor accuracy indicates how well the gyroscope's output corresponds to the actual angular velocity. It is usually expressed as a percentage error. For example, The FOG has a scale factor accuracy of 10 ppm (parts per million)**. This means that for every degree per second (°/s) of actual rotation, the gyroscope's output may deviate by up to 0.001%.   Analysis of Factors Affecting Accuracy The accuracy of fiber optic gyroscopes is influenced by various external factors: (1)    Temperature: The sensitive components of fiber optic gyroscopes are sensitive to changes in ambient temperature, which may lead to zero bias drift or increased angle measurement errors. (2)    Vibration: Environmental vibrations can have adverse effects on the accuracy of fiber optic gyroscopes, potentially leading to unstable output values. (3)   Light source: Changes in parameters such as power and wavelength of the light source may also affect the output value of the fiber optic gyroscope, thereby affecting its accuracy. Example of G-F3G70 manufactured by Micro-Magic the G-F3G70 fiber optic gyroscope inertial group is designed for medium and high precision application backgrounds. It adopts three-axis common technology and split design, with low cost and stable performance. The structure adopts optical path and circuit integrated packaging, with simple structure and easy installation. It can be used in navigation guidance, attitude measurement and control systems of small missiles and guided bombs. Main performance index of the fiber-optic gyroscope   G-F3G70-A G-F3G70-B G-F3G70-C Unit zero bias stability ≤0.050 (10s) ≤0.03 (10s ) ≤0.02 (10s) (°)/h Zero bias stability full temperature (1℃/min, 100s ) ≤0.15 ≤0.12 ≤0.10 (°)/h Zero bias repeatability ≤0.050 ≤0.03 ≤0.03 (°)/h Random walk coefficient ≤0.002 ≤0.002 ≤0.001 (º)/h1/2 Scale factor nonlinearity ≤20 ppm Scale factor asymmetry ≤20 ppm Scale factor repeatability ≤20 ppm Conclusion With its high precision advantage, fiber optic gyroscopes have been widely used in fields such as aviation, navigation, and earthquake research. For example, in aircraft, fiber optic gyroscopes can accurately determine the position, velocity, and attitude of the aircraft, ensuring stable and precise flight direction. In summary, as a high-precision measurement device, the performance of fiber optic gyroscope is affected by various factors, but it still shows great potential and value in various fields of application.       G-F3G70 Affordable price Dynamic Range 400 Deg/S Optic Fiber Gyroscopes China Leading Supplier    

Explore comprehensive testing methods for fiber optic gyroscope key indicators, including zero bias stability, scale factor nonlinearity, and random walk coefficient (RWC). Learn step-by-step procedures, formulas, and equipment requirements for precision navigation and attitude control applications. Fiber optic gyroscope is based on Sagna effect and is widely used for measuring angular velocity in navigation and attitude control. Key indicators typically include zero bias stability, scaling factor, random walk, bandwidth, noise, temperature characteristics, and so on. By measuring these indicators, the performance of fiber optic gyroscopes can be comprehensively evaluated, and system design and compensation algorithms can be optimized based on these data.   1. Zero Bias Series Testing 1.1 Bias Definition： The average equivalent angular velocity output of a fiber optic gyroscope when there is no angular velocity input. Test Equipment: horizontal reference device, fiber optic gyroscope output measurement recording device. Test method: Fix the fiber optic gyroscope on a horizontal reference, with the input axis (IRA) pointing in the east-west direction. Record output data for at least 1 hour after power on, with a sampling frequency that meets the Nyquist criterion (≥ 2 times the highest frequency of the signal). Calculation formula:                 Where K is the scaling factor, is the average output value.   1.2 Bias Stability Definition: The degree of dispersion of zero bias output around the mean reflects short-term stability. Test method: Same as bias test, but requires long-term data recording (at least 1 hour). Calculation formula:                   where:  ： Zero bias stability, measured in degrees per hour (° ⁄ h) :  The single-sided amplitude output of the fiber optic gyroscope  at time .   1.3 Bias Repeatability Definition: Perform multiple power tests to ensure consistency of zero bias. Test method: Repeat the zero-bias test for more than 6 times, with power off and cooling to room temperature at intervals between each test. Calculation formula: For each test data, process it according to formula (1), calculate the zero bias, and then calculate the zero-bias repeatability of Q tests according to the following formula.                        Where,   :  Zero bias of the i-th test; :  Zero bias   1.4 Bias Temperature Sensitivity Definition: Zero bias drift caused by temperature changes. Test method: Set different temperature points (covering the working temperature range) inside the temperature control box, and maintain a constant temperature for 30 minutes at each temperature point. Measure the zero bias at each temperature point and calculate the deviation from the room temperature zero bias. Calculation formula: The test data is processed according to formula (1), and the zero bias of the fiber optic gyroscope at room temperature and each test temperature point is calculated separately. The zero bias temperature sensitivity of the fiber optic gyroscope is calculated according to the following formula:                             ：The i-th test temperature.  ：room temperature   2. Scale Factor Series Testing 2.1  Scale Factor Definition: Linear proportional relationship between output signal and input angular velocity Test equipment: high-precision rate turntable (error<1/3 of the tested gyroscope index) Test method: Select ≥ 11 angular velocity points (including the maximum input angular velocity) uniformly in both forward and reverse directions. Record the mean output of each point and fit a straight line using the least squares method. Calculation formula: Let be the average output of the fiber optic gyroscope at the jth input angular velocity, and the scaling factor calculation method is as follows:                                               The linear model for establishing the input-output relationship of fiber optic gyroscope is as follows:                     Using the least squares method to calculate K,                               Where ∅ is the rotational speed of the speed turntable, measured in degrees per second (° ⁄ s)   2.2 Scale factor nonlinearity Definition: Output the maximum deviation relative to the fitted line. Calculation formula: According to the above method, the input-output relationship of the fiber optic gyroscope is represented by fitting a straight line as follows:               Calculate the point-by-point nonlinear deviation of the output characteristics of the fiber optic gyroscope according to the following formula:                   Calculate the scaling factor linearity according to the following formula, and create the nonlinear deviation curve of the fiber optic gyroscope output (the horizontal axis represents the input angular velocity, and the vertical axis represents the nonlinear deviation)                   2.3 Scale factor temperature sensitivity Test method: Test the scaling factor at different temperature points and calculate the deviation caused by temperature changes. Calculation formula: The test data is processed according to the calculation method of scale factor, and the scale factor of the fiber optic gyroscope at room temperature and each test temperature point is calculated separately. The temperature sensitivity of the scale factor is calculated according to the following formula:                 3. Random Walk Coefficient (RWC) Definition: Integral angular velocity error caused by white noise output. Test method: Short time (tens of seconds) high-frequency sampling, analyze Allan variance. Formula for calculating Allan variance: a) There are n initial sample data of fiber optic gyroscope output values obtained at the initial sampling interval time . According to the calculation formula for gyroscope zero bias, the output angular velocity of each fiber optic gyroscope output value is calculated to obtain the initial sample data of output angular velocity, as shown in the following formula:               b) For continuous data of n initial samples, k continuous data are grouped together, and the time length of the array is set to , where τ equals , 2 ,  Calculate the average value of the array data for each time length. c) Find the average difference between two adjacent arrays:           d) Calculate the variance of a set of random variables:   …… (17) Repeat the above process with different values of, and obtain a curve in the double logarithmic coordinate system, which is called the Allan variance curve. Using the Allan variance model below, the coefficients are obtained through least squares fitting, and then the random walk coefficient RWC is calculated:                   Conclusion: The key indicator testing of fiber optic gyroscope is a bridge connecting research and development with practical applications. By quantitatively verifying performance, ensuring reliability, and meeting standard compliance, it ensures its "precision, stability, and usability" in military and civilian high-precision fields, while laying the foundation for technological innovation and cost optimization. GF2X64 Dual-Axis Low Precision Fiber Optic Gyroscope GF-60 Medium and Low Precision  Fiber Optic Gyroscope GF3G90 Tri-Axis Fiber Optic Gyroscope    

Ключевые моментыПродукт: Волоконно-оптический гироскоп (FOG)Ключевые особенности:Компоненты: Твердотельный датчик с использованием оптоволокна для точных инерциальных измерений.Функция: использует эффект САНЬЯКА для точного измерения угловой скорости без движущихся частей.Применение: Подходит для IMU, INS, систем самонаведения ракет, БПЛА и робототехники.Data Fusion: объединяет данные FOG с внешними ссылками для повышения точности и стабильности.Вывод: ВОГ обеспечивают высокую точность и надежность решения навигационных задач и имеют многообещающие будущие разработки в различных секторах.Как и кольцевой лазерный гироскоп, волоконно-оптический гироскоп имеет такие преимущества, как отсутствие механических движущихся частей, отсутствие времени предварительного нагрева, нечувствительное ускорение, широкий динамический диапазон, цифровой выход и небольшой размер. Кроме того, оптоволоконный гироскоп также преодолевает фатальные недостатки кольцевого лазерного гироскопа, такие как высокая стоимость и явление блокировки.Волоконно-оптический гироскоп — это разновидность оптоволоконного датчика, используемого в инерциальной навигации.Потому что у него нет движущихся частей – высокоскоростного ротора, называемого твердотельным гироскопом. Этот новый цельнотвердый гироскоп станет ведущим продуктом в будущем и имеет широкий спектр перспектив развития и применения.1. Классификация оптоволоконных гироскоповПо принципу работы волоконно-оптический гироскоп можно разделить на интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (I-FOG), резонансный волоконно-оптический гироскоп (R-FOG) и волоконно-оптический гироскоп вынужденного рассеяния Бриллюэна (B-FOG). В настоящее время наиболее развитым волоконно-оптическим гироскопом является интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (то есть первое поколение волоконно-оптических гироскопов), который получил наиболее широкое распространение. Он использует многовитковую катушку из оптоволокна для усиления эффекта SAGNAC. Двухлучевой кольцевой интерферометр, состоящий из многовитковой катушки одномодового оптоволокна, может обеспечить высокую точность, но также неизбежно усложнит общую структуру.Волоконно-оптические гироскопы делятся на волоконно-оптические гироскопы с открытым кольцом и волоконно-оптические гироскопы с замкнутым контуром в зависимости от типа петли. Волоконно-оптический гироскоп с разомкнутым контуром без обратной связи, непосредственное обнаружение оптического выхода, сохранение многих сложных оптических и схемных структур, преимущества простой структуры, дешевой цены, высокой надежности, низкого энергопотребления, недостатком является плохая линейность ввода-вывода. , небольшой динамический диапазон, в основном используется в качестве датчика угла. Базовая конструкция интерферометрического волоконно-оптического гироскопа с разомкнутым контуром представляет собой кольцевой двухлучевой интерферометр. В основном он используется в случаях, когда точность невысока, а объем небольшой.2. Состояние и будущее оптоволоконного гироскопа.В связи с быстрым развитием оптоволоконных гироскопов многие крупные компании, особенно производители военной техники, вложили огромные финансовые ресурсы в его изучение. Основные исследовательские компании США, Японии, Германии, Франции, Италии, России, гироскопы низкой и средней точности завершили индустриализацию, а США сохранили лидирующие позиции в этой области исследований.Развитие волоконно-оптических гироскопов в нашей стране пока находится на относительно отсталом уровне. По уровню развития разработка гироскопов разделена на три эшелона: первый эшелон - США, Великобритания, Франция, они обладают всеми возможностями исследований и разработок в области гироскопов и инерциальной навигации; Второй ярус – это в основном Япония, Германия, Россия; Китай в настоящее время находится на третьем уровне. Исследования оптоволоконных гироскопов в Китае начались относительно поздно, но усилиями большинства научных исследователей постепенно сократили разрыв между нами и развитыми странами.В настоящее время отраслевая цепочка оптоволоконных гироскопов в Китае завершена, и производителей можно найти выше и ниже по технологической цепочке, а точность разработки волоконно-оптических гироскопов достигла требований средней и низкой точности инерциальной навигационной системы. Хотя производительность относительно низкая, она не является узким местом, как чип.Будущее развитие оптоволоконных гироскопов будет сосредоточено на следующих аспектах:(1) Высокая точность. Более высокая точность является неизбежным требованием для оптоволоконного гироскопа, который заменит лазерный гироскоп в современной навигации. В настоящее время технология высокоточных волоконно-оптических гироскопов еще не полностью развита.(2) Высокая стабильность и защита от помех. Долговременная высокая стабильность также является одним из направлений развития оптоволоконного гироскопа, который может сохранять точность навигации в течение длительного времени в суровых условиях окружающей среды. Это требование инерциальной навигационной системы для гироскопа. Например, в случае высокой температуры, сильного землетрясения, сильного магнитного поля и т. д. оптоволоконный гироскоп также должен иметь достаточную точность, чтобы соответствовать требованиям пользователей.(3) Диверсификация продукции. Необходимо разрабатывать продукты с разной точностью и разными потребностями. У разных пользователей разные требования к точности навигации, а структура оптоволоконного гироскопа проста, и при изменении точности необходимо регулировать только длину и диаметр катушки. В этом отношении его преимущество состоит в том, что он превосходит механический гироскоп и лазерный гироскоп, а его различные прецизионные изделия легче получить, что является неизбежным требованием практического применения волоконно-оптического гироскопа.(4) Масштаб производства. Снижение стоимости также является одним из предварительных условий того, чтобы оптоволоконный гироскоп был принят пользователями. Масштаб производства различных компонентов может эффективно способствовать снижению производственных затрат, особенно для оптоволоконных гироскопов средней и низкой точности.3.РезюмеСтабильность нулевого смещения оптоволоконного гироскопа F50 составляет 0,1–0,3 градуса/час, а стабильность нулевого смещения F60 — 0,05–0,2 градуса/час. Их области применения в основном одинаковы и могут использоваться в небольших IMU, INS, сервоприводах слежения за ракетами, фотоэлектрических модулях, БПЛА и других областях применения. Если вам нужны дополнительные технические данные, пожалуйста, свяжитесь с нами.ГФ50Одноосный волоконно-оптический гироскоп средней точности военного стандарта ГФ60Одноосный оптоволоконный гироскоп, оптоволоконный гироскоп малой мощности, угловая скорость Imu для навигации 

Ключевые моментыПродукт: Чистая инерциальная навигационная система (ИНС) на базе IMU.Ключевые особенности:Компоненты: Использует акселерометры и гироскопы MEMS для измерения ускорения и угловой скорости в реальном времени.Функция: объединяет данные начального положения и ориентации с измерениями IMU для расчета положения и ориентации в реальном времени.Применение: Идеально подходит для внутренней навигации, аэрокосмической промышленности, автономных систем и робототехники.Проблемы: устраняет ошибки датчиков, совокупный дрейф и динамические воздействия окружающей среды с помощью методов калибровки и фильтрации.Вывод: Обеспечивает точное позиционирование в сложных условиях с высокой производительностью в сочетании со вспомогательными системами позиционирования, такими как GPS. Закон дрейфа постоянной прибора с температурой гиротеодолита представляет собой сложное явление, которое предполагает взаимодействие множества компонентов и систем внутри прибора. Постоянная прибора относится к эталонному значению измерения гиротеодолита в определенных условиях. Крайне важно обеспечить точность и стабильность измерений.Изменения температуры вызовут дрейф констант прибора, главным образом потому, что различия в коэффициентах теплового расширения материалов вызывают изменения в конструкции прибора, а характеристики электронных компонентов изменяются при изменении температуры. Эта картина дрейфа часто бывает нелинейной, поскольку разные материалы и компоненты по-разному реагируют на температуру.Для изучения дрейфа инструментальных констант гиротеодолита с температурой обычно требуется серия экспериментов и анализ данных. Сюда входит калибровка и измерение прибора при различных температурах, запись изменений констант прибора и анализ взаимосвязи между температурой и константами прибора.Путем анализа экспериментальных данных можно обнаружить тенденцию изменения констант прибора в зависимости от температуры и попытаться создать математическую модель для описания этой зависимости. Такие модели могут быть основаны на линейной регрессии, полиномиальной аппроксимации или других статистических методах и используются для прогнозирования и компенсации дрейфа констант прибора при различных температурах.Понимание дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры очень важно для повышения точности и стабильности измерений. Принимая соответствующие компенсационные меры, такие как контроль температуры, калибровка и обработка данных, можно уменьшить влияние температуры на константы прибора, тем самым улучшая характеристики измерения гиротеодолита.Следует отметить, что конкретные правила дрейфа и методы компенсации могут различаться в зависимости от разных моделей гиротеодолитов и сценариев применения. Следовательно, в практическом применении соответствующие меры необходимо изучать и реализовывать в соответствии с конкретными ситуациями.Исследование закономерностей дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно предполагает контроль и анализ работы прибора в различных температурных режимах.Цель таких исследований — понять, как изменения температуры влияют на инструментальные константы гиротеодолита и, возможно, найти способ компенсировать или скорректировать это температурное влияние.Инструментальные константы обычно относятся к собственным свойствам инструмента в определенных условиях, таких как стандартная температура. Для гиротеодолита константы прибора могут быть связаны с точностью его измерений, стабильностью и т. д.При изменении температуры окружающей среды свойства материала, механическая структура и т. д. внутри прибора могут измениться, что повлияет на константы прибора.Для изучения этой картины дрейфа обычно требуются следующие шаги:Выберите диапазон различных температурных точек, чтобы охватить рабочие среды, с которыми может столкнуться гироскопический теодолит.Проведите несколько направленных измерений в каждой температурной точке, чтобы получить достаточные выборки данных.Анализируйте данные и наблюдайте за изменением констант прибора в зависимости от температуры.Попробуйте построить математическую модель для описания этой взаимосвязи, например линейную регрессию, полиномиальную аппроксимацию и т. д.Используйте эту модель для прогнозирования констант прибора при различных температурах и, возможно, разработки методов компенсации температурных эффектов.Математическая модель может выглядеть так:К(Т) = а + б × Т + с × Т^2 + …Среди них K(T) — постоянная прибора при температуре T, а a, b, c и т. д. — коэффициенты, которые необходимо подобрать.Такого рода исследования имеют большое значение для улучшения характеристик гиротеодолита в различных условиях окружающей среды.Следует отметить, что конкретные методы исследования и математические модели могут различаться в зависимости от конкретных моделей приборов и сценариев применения.Подвести итогЗакон дрейфа постоянной прибора с температурой гиротеодолита представляет собой сложное явление, которое предполагает взаимодействие множества компонентов и систем внутри прибора. Постоянная прибора относится к эталонному значению измерения гиротеодолита в определенных условиях. Крайне важно обеспечить точность и стабильность измерений.Изменения температуры вызовут дрейф констант прибора, главным образом потому, что различия в коэффициентах теплового расширения материалов вызывают изменения в конструкции прибора, а характеристики электронных компонентов изменяются при изменении температуры. Эта картина дрейфа часто бывает нелинейной, поскольку разные материалы и компоненты по-разному реагируют на температуру.Для изучения дрейфа инструментальных констант гиротеодолита с температурой обычно требуется серия экспериментов и анализ данных. Сюда входит калибровка и измерение прибора при различных температурах, запись изменений констант прибора и анализ взаимосвязи между температурой и константами прибора.Путем анализа экспериментальных данных можно обнаружить тенденцию изменения констант прибора в зависимости от температуры и попытаться создать математическую модель для описания этой зависимости. Такие модели могут быть основаны на линейной регрессии, полиномиальной аппроксимации или других статистических методах и используются для прогнозирования и компенсации дрейфа констант прибора при различных температурах.Понимание дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры очень важно для повышения точности и стабильности измерений. Принимая соответствующие компенсационные меры, такие как контроль температуры, калибровка и обработка данных, можно уменьшить влияние температуры на константы прибора, тем самым улучшая характеристики измерения гиротеодолита.Следует отметить, что конкретные правила дрейфа и методы компенсации могут различаться в зависимости от разных моделей гиротеодолитов и сценариев применения. Следовательно, в практическом применении соответствующие меры необходимо изучать и реализовывать в соответствии с конкретными ситуациями.Исследование закономерностей дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно предполагает контроль и анализ работы прибора в различных температурных режимах.Цель таких исследований — понять, как изменения температуры влияют на инструментальные константы гиротеодолита и, возможно, найти способ компенсировать или скорректировать это температурное влияние.Инструментальные константы обычно относятся к собственным свойствам инструмента в определенных условиях, таких как стандартная температура. Для гиротеодолита константы прибора могут быть связаны с точностью его измерений, стабильностью и т. д.При изменении температуры окружающей среды свойства материала, механическая структура и т. д. внутри прибора могут измениться, что повлияет на константы прибора.Для изучения этой картины дрейфа обычно требуются следующие шаги:Выберите диапазон различных температурных точек, чтобы охватить рабочие среды, с которыми может столкнуться гироскопический теодолит.Проведите несколько направленных измерений в каждой температурной точке, чтобы получить достаточные выборки данных.Анализируйте данные и наблюдайте за изменением констант прибора в зависимости от температуры.Попробуйте построить математическую модель для описания этой взаимосвязи, например линейную регрессию, полиномиальную аппроксимацию и т. д.Используйте эту модель для прогнозирования констант прибора при различных температурах и, возможно, разработки методов компенсации температурных эффектов.Математическая модель может выглядеть так:К(Т) = а + б × Т + с × Т^2 + …Среди них K(T) — постоянная прибора при температуре T, а a, b, c и т. д. — коэффициенты, которые необходимо подобрать.Такого рода исследования имеют большое значение для улучшения характеристик гиротеодолита в различных условиях окружающей среды.Следует отметить, что конкретные методы исследования и математические модели могут различаться в зависимости от конкретных моделей приборов и сценариев применения. МГ502МЭМС-гироскоп MG502  

Ключевые моментыПродукт: Система поиска севера скважины с гироскопом MEMSКлючевые особенности:Компоненты: Для поиска на север используются МЭМС-гироскопы, отличающиеся компактными размерами, низкой стоимостью и высокой ударопрочностью.Функция: использует улучшенный двухпозиционный метод (90° и 270°) и коррекцию ориентации в реальном времени для точного определения севера.Применение: Оптимизирован для скважинных буровых систем в сложных подземных условиях.Объединение данных: объединяет данные гироскопа с поправками на локальное магнитное склонение для расчета истинного севера, обеспечивая точную навигацию во время бурения.Вывод: Обеспечивает точные, надежные и независимые возможности определения севера, идеально подходит для скважин и аналогичных задач.Новый МЭМС-гироскоп представляет собой своего рода инерционный гироскоп с простой конструкцией, преимуществами которого являются низкая стоимость, небольшой размер и устойчивость к высокой ударной вибрации. Инерционный гироскоп поиска севера может завершить независимый поиск севера в любую погоду без внешних ограничений и обеспечить быструю, высокую эффективность, высокую точность и непрерывную работу. Благодаря преимуществам гироскопа MEMS, гироскоп MEMS очень подходит для скважинной системы определения севера. В данной статье описываются исследования сегментированного термоядерного синтеза системы определения севера гироскопической скважины MEMS. Далее будет представлен улучшенный двухпозиционный метод определения севера, схема определения севера с помощью гироскважины MEMS и определение значения определения севера.Улучшен двухпозиционный поиск севера.Статическая двухпозиционная схема поиска севера обычно выбирает 0° и 180° в качестве начального и конечного положений поиска севера. После повторных экспериментов регистрируется выходная угловая скорость гироскопа, и окончательный угол поиска севера получается путем объединения местной широты. В эксперименте применялся двухпозиционный метод каждые 10 °, собирался поворот поворотного стола на 360 °, и в общей сложности было собрано 36 наборов данных. После усреднения каждого набора данных измеренные значения решения были показаны на рисунке 1 ниже.Рисунок 1. Кривая аппроксимации выходного сигнала гироскопа от 0 до 360°.Как видно из рисунка 1, выходная кривая аппроксимации представляет собой косинусоидальную кривую, но экспериментальные данные и углы все еще малы, а экспериментальным результатам не хватает точности. Были проведены повторные эксперименты, угол сбора данных был расширен до 0–660 °, а двухпозиционный метод проводился каждые 10 ° от 0 °, а результаты данных были показаны на рисунке 2. Тенденция изображения имеет косинусоидальный характер. кривая, и существуют очевидные различия в распределении данных. На вершине и впадине косинусоидальной кривой распределение точек данных разбросано и степень соответствия кривой низкая, тогда как в месте с наибольшим наклоном кривой соответствие точек данных кривой больше. очевидный.Рисунок 2. Кривая аппроксимации выходного сигнала гироскопа в двух положениях 0–660°.Учитывая взаимосвязь между азимутом и выходной амплитудой гироскопа на рисунке 3, можно сделать вывод, что соответствие данных лучше, когда двухпозиционное определение севера принимается при 90° и 270°, что указывает на то, что его легче и точнее обнаружить. северный угол в направлении восток-запад. Поэтому 90°, 270° вместо 0° и 180° используются в этой статье в качестве двухпозиционных положений получения выходных сигналов гироскопа с поиском севера.Рисунок 3. Зависимость между азимутом и амплитудой выходного сигнала гироскопа.МЭМС-гироскоп, скважинный синтез, поиск севераКогда MEMS-гироскоп используется в системе определения севера скважины, он сталкивается со сложной средой, и при бурении бурового долота будет меняться угол наклона, поэтому решение северного угла становится намного сложнее. В этом разделе, на основе улучшения двухпозиционной схемы определения севера из предыдущего раздела, предлагается метод получения угла ориентации путем управления вращением в соответствии с информацией выходных данных, и получается включенный угол с севером. Конкретная блок-схема показана на рисунке 4.Данные MEMS-гироскопа передаются на верхний компьютер через интерфейс данных RS232. Как показано на рисунке 4, после того как первоначальный северный угол получен путем поиска севера в двух позициях, выполняется следующий этап бурения во время бурения. После получения указаний на поиск севера буровые работы прекращаются. Выходные данные угла ориентации MEMS-гироскопа собираются и передаются на верхний компьютер. Вращение системы поиска севера в скважине контролируется информацией об угле ориентации, а угол крена и угол тангажа устанавливаются на 0. Угол курса в этот момент представляет собой угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера.В этой схеме угол между МЭМС-гироскопом и истинным северным направлением можно получить в реальном времени путем сбора информации об угле ориентации.Рисунок 4. Блок-схема поиска Fusion North.Северная искомая ценность определенаВ схеме слияния севера улучшенный двухпозиционный поиск севера выполнялся на гироскопе MEMS. После того, как определение севера было завершено, было получено исходное положение севера, был записан угол курса θ, а начальное состояние ориентации было (0,0,θ), как показано на рисунке 5 (a). Во время бурения долота угол наклона гироскопа изменяется, а угол крена и угол тангажа регулируются поворотным столом, как показано на рисунке 5 (b).Как показано на рисунке 5(b), при бурении долота система получает информацию об угле ориентации от инструмента ориентации, и ей необходимо оценить размеры угла крена γ 'и угла наклона β' и повернуть их с помощью управления вращением. система, чтобы они повернулись на 0. В это время выходные данные угла курса представляют собой угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера. Угол между чувствительной осью и направлением истинного севера должен быть получен в соответствии с соотношением между магнитным севером и направлением истинного севера, а угол истинного севера должен быть получен путем объединения угла местного магнитного склонения. Решение заключается в следующем:θ’=Φ-∆φВ приведенной выше формуле θ ‘сверло и угол истинного направления на север, ∆φ – это угол местного магнитного склонения, Φ – это сверло и угол магнитного севера.Рисунок 5. Изменение исходного угла и угла наклона бурения.Северная искомая ценность определенаВ этой главе изучается схема определения севера подземной системы определения севера MEMS-гироскопа. На основе двухпозиционной схемы определения севера предлагается улучшенная двухпозиционная схема определения севера с 90° и 270° в качестве начальных положений. Благодаря постоянному развитию гироскопа MEMS, гироскоп MEMS с поиском севера может обеспечить независимое определение севера, например MG2-101, его динамический диапазон измерений составляет 100 °/с, может работать в среде от -40 ° C ~ + 85 ° C. , его нестабильность смещения составляет 0,1°/час, а случайное блуждание угловой скорости составляет 0,005°/√час.Я надеюсь, что вы сможете понять схему поиска севера МЭМС-гироскопа из этой статьи, и с нетерпением жду возможности обсудить с вами профессиональные вопросы. МГ502МЭМС-гироскоп MG502  

Ключевые моментыПродукт: Интегрированный оптоволоконный гироскоп на основе оптического чипаКлючевые особенности:Компоненты: Использует встроенный оптический чип, объединяющий такие функции, как люминесценция, разделение луча, модуляция и обнаружение, на платформе тонкой пленки ниобата лития (LNOI).Функция: Обеспечивает интеграцию «мульти-в-одном» нечувствительных функций оптического пути, уменьшая размер и производственные затраты, одновременно улучшая поляризацию и фазовую модуляцию для точных характеристик гироскопа.Применение: Подходит для позиционирования, навигации, ориентации и измерения наклона нефтяных скважин.Оптимизация. Дальнейшие улучшения коэффициента затухания поляризации, мощности излучения и эффективности связи могут повысить стабильность и точность.Вывод: эта интегрированная конструкция открывает путь к миниатюрным и недорогим оптоволоконным гироскопам, удовлетворяя растущий спрос на компактные и надежные решения для инерциальной навигации.Благодаря преимуществам полностью твердотельного устройства, высокой производительности и гибкой конструкции, оптоволоконный гироскоп стал основным инерционным гироскопом, который широко используется во многих областях, таких как позиционирование и навигация, управление ориентацией и измерение наклона нефтяных скважин. В новой ситуации новое поколение инерциальных навигационных систем развивается в сторону миниатюризации и дешевизны, что выдвигает все более высокие требования к комплексным характеристикам гироскопа, таким как объем, точность и стоимость. В последние годы гироскопы с полусферическим резонатором и гироскопы MEMS быстро развивались, обладая преимуществом небольшого размера, что оказывает определенное влияние на рынок оптоволоконных гироскопов. Основной проблемой уменьшения объема традиционного оптического гироскопа является уменьшение объема оптического пути. В традиционной схеме оптическая трасса волоконно-оптического гироскопа состоит из нескольких дискретных оптических устройств, каждое из которых реализовано на разных принципах и процессах и имеет самостоятельную упаковку и пигтейл. В результате объем устройства согласно предшествующему уровню техники близок к пределу уменьшения, и трудно поддерживать дальнейшее уменьшение объема оптоволоконного гироскопа. Поэтому необходимо срочно изучить новые технические решения для реализации эффективной интеграции различных функций оптического пути, значительного уменьшения объема гироскопического оптического пути, улучшения совместимости процессов и снижения себестоимости устройства.С развитием технологии полупроводниковых интегральных схем интегральная оптическая технология постепенно достигла прорыва, размер элемента постоянно уменьшался, и он вышел на микро- и наноуровень, что значительно способствовало техническому развитию интегрированных оптических чипов и применяется в оптической связи, оптических вычислениях, оптическом зондировании и других областях. Интегрированная оптическая технология обеспечивает новое и перспективное техническое решение для миниатюризации и удешевления волоконно-оптического гирооптического тракта.1. Конструкция схемы интегрированного оптического чипа1.1 Общий дизайнТрадиционный оптический источник света (SLD или ASE), волоконно-оптический соединитель (называемый «разветвителем»), фазовый модулятор волновода Y-ветви (называемый «модулятором волновода Y»), детектор, чувствительное кольцо (волоконное кольцо). Среди них чувствительное кольцо является основным элементом чувствительной угловой скорости, и размер его объема напрямую влияет на точность гироскопа.Мы предлагаем гибридный интегрированный чип, который состоит из компонента источника света, многофункционального компонента и компонента обнаружения посредством гибридной интеграции. Среди них часть источника света является независимым компонентом, который состоит из чипа SLD, компонента изолирующей коллимации и периферийных компонентов, таких как радиатор и полупроводниковый охладитель. Модуль обнаружения состоит из чипа обнаружения и чипа усилителя транссопротивления. Многофункциональный модуль представляет собой основной корпус гибридного интегрированного чипа, который реализован на основе тонкопленочного чипа ниобата лития (LNOI) и в основном включает в себя оптический волновод, преобразователь модового пятна, поляризатор, светоделитель, модовый аттенюатор, модулятор и другие компоненты. чиповые структуры. Луч, излучаемый чипом SLD, после изоляции и коллимации передается в волновод LNOI.Поляризатор отклоняет входной свет, а модовый аттенюатор ослабляет нерабочую моду. После того как светоделитель разделит луч, а модулятор модулирует фазу, выходной чип попадает в чувствительное кольцо и чувствительную угловую скорость. Интенсивность света улавливается микросхемой детектора, и генерируемый фотоэлектрический выходной сигнал проходит через микросхему трансрезистивного усилителя в схему демодуляции.Гибридный интегрированный оптический чип имеет функции люминесценции, разделения луча, объединения луча, отклонения, модуляции, обнаружения и т. д. Он реализует интеграцию «мульти-в-одном» нечувствительных функций гироскопического оптического пути. Волоконно-оптические гироскопы зависят от чувствительной угловой скорости когерентного луча с высокой степенью поляризации, а характеристики поляризации напрямую влияют на точность гироскопов. Традиционный модулятор Y-волновода сам по себе представляет собой интегрированное устройство, имеющее функции отклонения, разделения луча, объединения луча и модуляции. Благодаря методам модификации материалов, таким как обмен протонов или диффузия титана, модуляторы Y-волновода обладают чрезвычайно высокой отклоняющей способностью. Однако к тонкопленочным материалам необходимо учитывать требования к размеру, интеграции и способности к отклонению, которые невозможно удовлетворить методами модификации материала. С другой стороны, поле мод тонкопленочного оптического волновода намного меньше, чем поле моды оптического волновода из объемного материала, что приводит к изменениям в распределении электростатического поля и параметрах показателя электропреломления, и необходимо перепроектировать структуру электрода. Таким образом, поляризатор и модулятор являются основными элементами конструкции микросхемы «все в одном».1.2 Специальная конструкцияПоляризационные характеристики получены путем структурного смещения и разработан встроенный поляризатор, состоящий из изогнутого волновода и прямого волновода.Согласованный. Изогнутый волновод может ограничить разницу между режимом передачи и режимом отсутствия передачи и добиться эффекта смещения режима. Потери при передаче режима передачи уменьшаются за счет установки смещения.На характеристики передачи оптического волновода в основном влияют потери рассеяния, утечка мод, потери излучения и потери рассогласования мод. Теоретически потери на рассеяние и утечка мод в небольших изогнутых волноводах невелики и в основном ограничиваются поздним процессом. Однако радиационные потери изогнутых волноводов присущи и по-разному влияют на разные моды. На характеристики передачи изогнутого волновода в основном влияют потери рассогласования мод, а на стыке прямого и изогнутого волноводов наблюдается перекрытие мод, что приводит к резкому увеличению рассеяния мод. Когда световая волна передается в поляризованный волновод, из-за наличия кривизны эффективный показатель преломления моды световой волны различен в вертикальном направлении и параллельном направлении, а ограничение моды различно, что приводит к различному затуханию. эффекты для режимов TE и TM.Следовательно, необходимо спроектировать параметры изгибающего волновода для достижения характеристик отклонения. Среди них радиус изгиба является ключевым параметром изгибаемого волновода. Потери при передаче при различных радиусах изгиба и сравнение потерь между различными режимами рассчитываются с помощью решателя собственных мод FDTD. Результаты расчетов показывают, что потери волновода уменьшаются с увеличением радиуса при малом радиусе изгиба. На этой основе рассчитывается связь между свойством поляризации (отношением моды TE к моде TM) и радиусом изгиба, причем свойство поляризации обратно пропорционально радиусу изгиба. При определении радиуса изгиба встроенного поляризатора следует учитывать теоретические расчеты, результаты моделирования, технологические возможности и фактический спрос.Временная область с конечной разностью (FDTD) используется для моделирования поля проходящего света встроенного поляризатора. Мода TE может проходить через структуру волновода с низкими потерями, тогда как мода TM может вызывать явное затухание моды, чтобы получить поляризованный свет с высоким коэффициентом затухания. Увеличивая количество каскадных волноводов, можно дополнительно улучшить коэффициент затухания поляризации-затухания, и в микронном масштабе можно получить показатели коэффициента затухания поляризации выше -35 дБ. В то же время структура волновода на кристалле проста, что позволяет легко реализовать недорогое изготовление устройства.2. Интегрированная проверка производительности оптического чипа.Основной чип LNOI интегрированного оптического чипа представляет собой ненарезанный образец, на котором выгравированы несколько структур чипа, а размер одного основного чипа LNOI составляет 11 мм × 3 мм. Тест производительности интегрированного оптического чипа в основном включает измерение спектрального отношения, коэффициента затухания поляризации и полуволнового напряжения.На основе интегрированного оптического чипа строится прототип гироскопа и проводится проверка работоспособности интегрированного оптического чипа. Характеристики статического нулевого смещения прототипа гироскопа на основе встроенного оптического чипа в невиброизолированном основании при комнатной температуре. основанный на набореГироскоп, выполненный в виде оптического чипа, имеет длительный временной дрейф в пусковом сегменте, что в основном вызвано пусковыми характеристиками источника света и большими потерями оптической линии связи. В 90-минутном тесте стабильность нулевого смещения гироскопа составила 0,17°/ч (10 с). По сравнению с гироскопом на основе традиционных дискретных устройств показатель устойчивости нулевого смещения ухудшается на порядок, что указывает на необходимость дальнейшей оптимизации встроенного оптического чипа. Основные направления оптимизации: улучшить коэффициент затухания поляризации чипа, улучшить световую мощность светоизлучающего чипа, повысить эффективность конечного соединения чипа и уменьшить общие потери интегрированного чипа.3 РезюмеМы предлагаем интегрированный оптический чип на основе LNOI, который может реализовать интеграцию нечувствительных функций, таких как люминесценция, расщепление луча, объединение луча, отклонение, модуляция и обнаружение. Стабильность нулевого смещения прототипа гироскопа на основе интегрального оптического чипа составляет 0,17°/ч. По сравнению с традиционными дискретными устройствами производительность чипа все еще имеет определенный разрыв, который необходимо дополнительно оптимизировать и улучшать. Мы предварительно изучаем возможность полностью интегрированных функций оптического пути, за исключением кольца, которые могут максимизировать ценность применения интегрированного оптического чипа в гироскопе и удовлетворить потребности в миниатюризации и низкой стоимости оптоволоконного гироскопа.ГФ50Одноосный волоконно-оптический гироскоп средней точности военного стандарта ГФ60Одноосный оптоволоконный гироскоп, оптоволоконный гироскоп малой мощности, угловая скорость Imu для навигации 

Ключевые моментыПродукт: Система обнаружения деформации на основе оптоволоконного гироскопаКлючевые особенности:Компоненты: Включает высокоточные оптоволоконные гироскопы для измерения угловой скорости и расчета траектории.Функция: Объединяет гироскопические данные с измерениями расстояний для обнаружения структурных деформаций с высокой точностью.Применение: Подходит для гражданского строительства, мониторинга состояния конструкций и анализа деформаций мостов, зданий и других инфраструктур.Производительность: обеспечивает точность обнаружения деформации более 10 мкм при скорости движения 2 м/с с использованием гироскопов средней точности.Преимущества: Компактный дизайн, легкий вес, низкое энергопотребление и простота использования, обеспечивающая простоту развертывания.Заключение:Эта система обеспечивает точные и надежные измерения деформации, предлагая ценные решения для инженерного и структурного анализа.1 Метод обнаружения деформаций инженерных конструкций на основе волоконно-оптического гироскопаПринцип метода обнаружения деформаций инженерных сооружений на основе волоконно-оптического гироскопа заключается в закреплении волоконно-оптического гироскопа на устройстве обнаружения, измерении угловой скорости системы обнаружения при движении по измеряемой поверхности инженерной конструкции, измерении рабочего расстояния устройство обнаружения и рассчитать рабочую траекторию устройства обнаружения для обнаружения деформации инженерной конструкции. В данной статье этот метод называется методом траекторий. Этот метод можно описать как «двумерную плоскую навигацию», то есть положение носителя определяется по отвесу измеряемой поверхности конструкции и окончательно получается траектория носителя вдоль измеряемой поверхности конструкции.Согласно принципу метода траектории, его основные источники ошибок включают в себя базовую ошибку, ошибку измерения расстояния и ошибку измерения угла. Эталонная ошибка относится к ошибке измерения начального угла наклона θ0, ошибка измерения расстояния относится к ошибке измерения ΔLi, а ошибка измерения угла относится к ошибке измерения Δθi, которая в основном вызвана ошибкой измерения угловая скорость оптоволоконного гироскопа. В данной статье не рассматривается влияние ошибки отсчета и ошибки измерения расстояния на ошибку обнаружения деформации, анализируется только ошибка обнаружения деформации, вызванная погрешностью волоконно-оптического гироскопа.2 Анализ точности обнаружения деформаций на основе волоконно-оптического гироскопа2.1 Моделирование ошибок оптоволоконного гироскопа в приложениях обнаружения деформацийВолоконно-оптический гироскоп представляет собой датчик измерения угловой скорости на основе эффекта Саньяка. После того как свет, излучаемый источником света, проходит через Y-волновод, в оптоволокне образуются два луча света, вращающиеся в противоположных направлениях. Когда носитель вращается относительно инерционного пространства, существует оптическая разность путей между двумя лучами света, и сигнал оптической интерференции, связанный с угловой скоростью вращения, может быть обнаружен на конце детектора, чтобы измерить диагональную скорость.Математическое выражение выходного сигнала оптоволоконного гироскопа: F=Kw+B0+V. Где F — выходная мощность гироскопа, K — масштабный коэффициент, а ω — мощность гироскопа.Вход угловой скорости на чувствительную ось, B0 — гироскопическое смещение нуля, υ — интегральная погрешность, включая белый шум и медленно меняющиеся компоненты, вызванные различными шумами с большим временем корреляции, υ также можно рассматривать как ошибку смещения нуля. .Источниками погрешности измерения оптоволоконного гироскопа являются ошибка масштабного коэффициента и ошибка нулевого отклонения. В настоящее время погрешность масштабного коэффициента применяемого в технике волоконно-оптического гироскопа составляет 10-5~10-6. При применении обнаружения деформации входная угловая скорость мала, а ошибка измерения, вызванная ошибкой масштабного коэффициента, намного меньше, чем ошибка, вызванная ошибкой нулевого отклонения, которую можно игнорировать. Постоянная составляющая ошибки нулевого смещения характеризуется повторяемостью нулевого смещения Br, которая представляет собой стандартное отклонение значения нулевого смещения в нескольких испытаниях. Компонент переменного тока характеризуется стабильностью нулевого смещения Bs, которая представляет собой стандартное отклонение выходного значения гироскопа от его среднего значения в одном тесте, и его значение связано со временем выборки гироскопа.2.2 Расчет погрешности деформации на основе волоконно-оптического гироскопаНа примере простой модели опирающейся балки рассчитана ошибка обнаружения деформации и установлена теоретическая модель деформации конструкции. На основании этого устанавливается обнаружениеНа основе рабочей скорости и времени выборки системы можно получить теоретическую угловую скорость оптоволоконного гироскопа. Тогда ошибка измерения угловой скорости волоконно-оптического гироскопа может быть смоделирована в соответствии с моделью ошибки нулевого отклонения волоконно-оптического гироскопа, установленной выше.2.3 Пример моделирования моделированияНастройка моделирования скорости движения и времени выборки использует режим изменения диапазона, то есть ΔLi, прошедшее за каждый момент выборки, является фиксированным, а время выборки того же сегмента линии изменяется путем изменения скорости движения. Например, когда ΔLi составляет 1 мм, например, скорость движения составляет 2 м/с, время выборки составляет 0,5 мс. Если рабочая скорость составляет 0,1 м/с, время выборки составляет 10 мс.3 Связь между характеристиками оптоволоконного гироскопа и погрешностью измерения деформацииВо-первых, анализируется влияние ошибки повторяемости при нулевом смещении. Когда нет ошибки стабильности нулевого смещения, ошибка измерения угловой скорости, вызванная ошибкой нулевого смещения, фиксируется, например, чем выше скорость движения, тем короче общее время измерения, тем меньше влияние ошибки нулевого смещения, тем меньше деформация. погрешность измерения. При высокой скорости работы ошибка стабильности смещения нуля является основным фактором, вызывающим ошибку измерения системы. Когда скорость движения низкая, ошибка повторяемости нулевого смещения становится основным источником ошибки измерения системы.При использовании типичного индекса оптоволоконного гироскопа средней точности, то есть стабильность нулевого смещения составляет 0,5 °/ч при времени выборки 1 с, повторяемость нуля составляет 0,05 °/ч. Сравните погрешности измерения системы при рабочей скорости 2 м/с, 1 м/с, 0,2 м/с, 0,1 м/с, 0,02 м/с, 0,01 м/с, 0,002 м/с и 0,001 м/с. Когда рабочая скорость составляет 2 м/с, погрешность измерения составляет 8,514 мкм (СКЗ), когда скорость измерения снижается до 0,2 м/с, погрешность измерения составляет 34,089 мкм (СКЗ), когда скорость измерения снижается до 0,002. м/с, погрешность измерения составляет 2246,222 мкм (СКЗ), как видно из результатов сравнения. Чем выше скорость движения, тем меньше погрешность измерения. Учитывая удобство инженерной эксплуатации, скорость движения 2 м/с позволяет достичь точности измерения более 10 мкм.4 РезюмеНа основе имитационного анализа измерения деформации инженерных конструкций на основе волоконно-оптического гироскопа установлена модель погрешности волоконно-оптического гироскопа, а также получена связь между погрешностью измерения деформации и характеристиками волоконно-оптического гироскопа с использованием простой опорной балки. модель как пример. Результаты моделирования показывают, что чем быстрее работает система, то есть чем короче время выборки оптоволоконного гироскопа, тем выше точность измерения деформации системы при неизменном количестве выборки и гарантированной точности определения расстояния. Благодаря типичному индексу оптоволоконного гироскопа средней точности и скорости движения 2 м/с можно достичь точности измерения деформации более 10 мкм.Micro-Magic Inc GF-50 имеет диаметр φ50*36,5 мм и точность 0,1 градуса в час. GF-60 с точностью 0,05°/ч относится к высокому тактическому уровню оптоволоконного гироскопа. Наша компания производит гироскопы небольшого размера, легкого веса, низкого энергопотребления, быстрого запуска, простого управления, простоты в использовании и других характеристик, широко используется в INS, IMU, системе позиционирования, системе определения севера, стабильности платформы и других областях. Если вы заинтересованы в нашем оптоволоконном гироскопе, пожалуйста, свяжитесь с нами.ГФ50Одноосный волоконно-оптический гироскоп средней точности военного стандарта ГФ60Одноосный оптоволоконный гироскоп, оптоволоконный гироскоп малой мощности, угловая скорость Imu для навигации 

Ключевые моментыПродукт: Волоконно-оптический гироскоп (FOG)Ключевые особенности:Компоненты: На основе катушек оптоволокна, использующих эффект Саньяка для точных измерений углового смещения.Функция: Обеспечивает высокую чувствительность и точность, идеально подходит для определения ориентации движущихся объектов.Применение: широко используется в военных целях (например, наведение ракет, навигация танков) и расширяется в гражданские сектора (например, автомобильная навигация, геодезия).Data Fusion: сочетает в себе инерционные измерения с передовой микроэлектроникой для повышения точности и стабильности.Вывод: оптоволоконный гироскоп имеет решающее значение для высокоточной навигации и имеет многообещающий потенциал роста в различных приложениях.Рынок волоконно-оптических гироскоповБлагодаря своим уникальным преимуществам волоконно-оптический гироскоп имеет широкую перспективу развития в области прецизионного измерения физических величин. Поэтому изучение влияния оптических устройств и физической среды на производительность волоконно-оптических гироскопов и подавление шума относительной интенсивности стали ключевыми технологиями для реализации высокоточных волоконно-оптических гироскопов. По мере углубления исследований интегрированный волоконный гироскоп с высокой точностью и миниатюризацией будет широко разработан и применен.Волоконно-оптический гироскоп в настоящее время является одним из основных устройств в области инерционной техники. С улучшением технического уровня масштабы применения волоконно-оптических гироскопов будут продолжать расширяться. Поскольку это основной компонент оптоволоконных гироскопов, рыночный спрос также будет расти. В настоящее время высококачественное оптоволоконное кольцо Китая все еще необходимо импортировать, и в соответствии с общей тенденцией внутреннего замещения основная конкурентоспособность китайских предприятий по производству оптоволоконных колец и независимые возможности исследований и разработок все еще нуждаются в дальнейшем повышении.В настоящее время оптоволоконное кольцо в основном используется в военной сфере, но с расширением применения оптоволоконного гироскопа в гражданской сфере доля применения оптоволоконного кольца в гражданской области будет еще больше улучшаться.Согласно «Отчету об обзоре рынка оптоволоконных гироскопов Китая и анализе инвестиционных рекомендаций на 2022-2027 годы»:Волоконно-оптический гироскоп представляет собой чувствительный элемент на основе катушки оптического волокна, а свет, излучаемый лазерным диодом, распространяется вдоль оптического волокна в двух направлениях. Разница путей распространения света определяет угловое смещение чувствительного элемента. Современный оптоволоконный гироскоп — это прибор, позволяющий точно определять ориентацию движущихся объектов. Это инерциальный навигационный прибор, широко используемый в современной авиационной, навигационной, аэрокосмической и оборонной промышленности. Его развитие имеет большое стратегическое значение для промышленности страны, национальной обороны и других высокотехнологичных разработок.Волоконно-оптический гироскоп — это новый полностью твердотельный оптоволоконный датчик, основанный на эффекте Саньяка. Волоконно-оптический гироскоп можно разделить на интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (I-FOG), резонансный волоконно-оптический гироскоп (R-FOG) и волоконно-оптический гироскоп вынужденного рассеяния Бриллюэна (B-FOG) в зависимости от режима его работы. По точности оптоволоконный гироскоп можно разделить на тактический уровень низкого уровня, тактический уровень высокого класса, уровень навигации и уровень точности. По открытости волоконно-оптические гироскопы можно разделить на военные и гражданские. В настоящее время большинство волоконно-оптических гироскопов используются в военных целях: для ориентации истребителей и ракет, навигации танков, измерения курса подводных лодок, боевых машин пехоты и других областях. Гражданское использование в основном связано с автомобильной и авиационной навигацией, геодезией мостов, бурением нефтяных скважин и другими областями.В зависимости от точности оптоволоконного гироскопа его применение варьируется от стратегического оружия и оборудования до гражданских сфер коммерческого уровня. Волоконно-оптические гироскопы средней и высокой точности в основном используются в высокотехнологичных областях вооружения и техники, таких как аэрокосмическая промышленность, в то время как недорогие оптоволоконные гироскопы низкой точности в основном используются в разведке нефти, управлении ориентацией сельскохозяйственных самолетов, роботах и многих других. гражданские поля с низкими требованиями к точности. С развитием передовых технологий микроэлектроники и оптоэлектроники, таких как фотоэлектрическая интеграция и разработка специальной волоконной оптики для волоконно-оптических гироскопов, ускорились миниатюризация и удешевление волоконно-оптических гироскопов.Краткое содержаниеВолоконно-оптический гироскоп Micro-Magic Inc в основном представляет собой тактический волоконно-оптический гироскоп средней точности, по сравнению с другими производителями, низкой стоимостью, длительным сроком службы, цена очень доминирующая, а область применения также очень широкая, включая два очень популярных GF50. , GF-60, вы можете нажать на страницу сведений, чтобы получить дополнительные технические данные.ГФ50Одноосный волоконно-оптический гироскоп средней точности военного стандарта ГФ60Одноосный оптоволоконный гироскоп, оптоволоконный гироскоп малой мощности, угловая скорость Imu для навигации 

Ключевые моменты Продукт: Волоконно-оптический гироскоп GF70ZKКлючевые особенности:Компоненты: Для высокоточных инерциальных измерений используются оптоволоконные гироскопы.Функция: Обеспечивает быстрый запуск и надежные навигационные данные для различных приложений.Применение: Подходит для инерциальных навигационных систем, систем стабилизации платформ и систем позиционирования в аэрокосмических и автономных транспортных средствах.Производительность: стабильность нулевого смещения от 0,01 до 0,02, адаптированная к потребностям в точности и диапазоне измерений.Вывод: GF70ZK сочетает в себе компактный размер и низкое энергопотребление, что делает его универсальным выбором для решения сложных навигационных задач в различных отраслях.1. Что такое инерциальная навигацияЧтобы понять, что такое инерциальная навигация, нам сначала нужно разбить это словосочетание на две части, то есть навигация + инерция.Проще говоря, навигация решает проблему перемещения из одного места в другое, указывая направление, обычно с помощью компаса.Инерция, первоначально выведенная из механики Ньютона, относится к свойству объекта, который сохраняет свое состояние движения. Он имеет функцию записи информации о состоянии движения объекта.Для иллюстрации инерциальной навигации используется простой пример. Ребенок с другом играют в игру у входа в комнату, покрытую плиткой, и по определенным правилам переходят по плитке на другую сторону. Один вперед, три налево, пять вперед, два направо… Каждый его шаг равен длине напольной плитки, и люди за пределами комнаты могут получить полную траекторию его движения, нарисовав соответствующую длину и маршрут на бумаге. Ему не нужно видеть комнату, чтобы знать положение ребенка, скорость и т. д.Основной принцип инерциальной навигации и некоторых других видов навигации примерно таков: знай свое исходное положение, начальную ориентацию (отношение), направление и направление движения в каждый момент и немного продвигайся вперед. Сложите их вместе (что соответствует операции математического интегрирования), и вы сможете просто получить свою ориентацию, положение и другую информацию.Итак, как получить текущую ориентацию (отношение) и информацию о положении движущегося объекта? Необходимо использовать множество датчиков, в инерциальной навигации используется инерциальные приборы: акселерометр + гироскоп.Инерциальная навигация использует гироскоп и акселерометр для измерения угловой скорости и ускорения носителя в инерциальной системе отсчета, а также интегрирует и вычисляет время для получения скорости и относительного положения и преобразует его в навигационную систему координат, так что ток носителя положение может быть получено путем объединения информации о первоначальном положении.Инерциальная навигация представляет собой внутреннюю замкнутую навигационную систему, в которой отсутствует ввод внешних данных для исправления ошибки при движении носителя. Поэтому единую инерциальную навигационную систему можно использовать только на коротких периодах плавания. Для длительной работы системы необходимо периодически исправлять внутреннюю накопившуюся ошибку средствами спутниковой навигации.2. Гироскопы в инерциальной навигации.Технология инерциальной навигации широко используется в аэрокосмической, спутниковой навигации, БПЛА и других областях из-за ее высокой скрытности и полной автономной способности получать информацию о движении. Технология инерциальной навигации, особенно в области микродронов и автономного вождения, может предоставлять точную информацию о направлении и скорости и может играть незаменимую роль в сложных условиях или когда другие внешние вспомогательные навигационные сигналы не могут использовать преимущества автономной навигации в окружающей среде. для достижения надежного измерения ориентации и положения. Являясь важным компонентом инерциальной навигационной системы, оптоволоконный гироскоп играет решающую роль в ее навигационных возможностях. В настоящее время на рынке представлены в основном оптоволоконные гироскопы и МЭМС-гироскопы. Хотя точность оптоволоконного гироскопа высока, вся его система состоит из соединителей.модулятор, оптоволоконное кольцо и другие дискретные компоненты, что приводит к большому объему и высокой стоимости, в микро-БПЛА, беспилотных и других областях не может удовлетворить требования к его миниатюризации и низкой стоимости, применение значительно ограничено. Хотя МЭМС-гироскоп может достичь миниатюризации, его точность низкая. Кроме того, он имеет движущиеся части, плохую устойчивость к ударам и вибрации и его трудно применять в суровых условиях.3 РезюмеВолоконно-оптический гироскоп GF70ZK компании Micro-Magic Inc специально разработан в соответствии с концепцией традиционных волоконно-оптических гироскопов и имеет небольшие размеры 70*70*32 мм; Легкий вес, менее или равный 250 г; Низкое энергопотребление, менее или равно 4 Вт; Начните быстро, время запуска всего 5 с; Этот оптоволоконный гироскоп прост в эксплуатации и использовании и широко используется в INS, IMU, системах позиционирования, системах определения севера, стабилизации платформы и других областях.Стабильность нулевого смещения нашего GF80 составляет от 0,01 до 0,02. Самая большая разница между этими двумя оптоволоконными гироскопами заключается в том, что диапазон измерения, конечно, разный. Наш оптоволоконный гироскоп можно использовать в инерциальной навигации, вы можете сделать подробный выбор в зависимости от значения точности и диапазона измерения, пожалуйста. проконсультируйтесь с нами в любое время и получите дополнительные технические данные.ГФ70ЗКВолоконно-оптические гироскопические датчики Навигационный поисковик севера Инерциальная навигация Система отсчета ориентации/азимута G-F80Миниатюрные датчики гироскопа оптического волокна компактный размер 80мм 

Ключевые моментыПродукт: МЭМС-гироскоп навигационного класса.Ключевые особенности:Компоненты: МЭМС-гироскоп для точного измерения угловой скорости.Функция: Обеспечивает высокоточные навигационные данные с низким дрейфом, подходящие для долгосрочной и стабильной навигации.Применение: Идеально подходит для аэрокосмической отрасли, наведения тактических ракет, морской навигации и промышленной робототехники.Производительность: отличается низкой нестабильностью смещения и случайным дрейфом, обеспечивая надежную работу с течением времени.Сравнение: разные модели (MG-101, MG-401, MG-501) удовлетворяют разным требованиям к точности, при этом MG-101 обеспечивает высочайшую точность.МЭМС-гироскоп — это своего рода инерционный датчик для измерения угловой скорости или углового смещения. Он имеет широкую перспективу применения в нефтедобыче, наведении оружия, аэрокосмической промышленности, горнодобывающей промышленности, геодезии и картографии, промышленных роботах и бытовой электронике. Из-за различных требований к точности в различных областях МЭМС-гироскопы на рынке делятся на три уровня: навигационный уровень, тактический уровень и потребительский уровень.В этой статье будут подробно представлены навигационные МЭМС-гироскопы и сравнены их параметры. Нижеследующее будет разработано на основе технических показателей MEMS-гироскопа, анализа дрейфа гироскопа и сравнения трех MEMS-гироскопов навигационного класса.Технические характеристики МЭМС-гироскопаИдеальный МЭМС-гироскоп таков, что выходной сигнал его чувствительной оси пропорционален входным угловым параметрам (Угол, угловая скорость) соответствующей оси носителя при любых условиях и не чувствителен ни к угловым параметрам его поперечной оси, ни к угловым параметрам его поперечной оси. чувствителен ли он к каким-либо осевым неугловым параметрам (таким как виброускорение и линейное ускорение). Основные технические показатели МЭМС-гироскопа приведены в таблице 1.Технический индикаторЕдиницаЗначениеДиапазон измерения(°)/сЭффективно чувствителен к диапазону входной угловой скорости.Нулевое смещение(°)/чВыходной сигнал гироскопа, когда скорость ввода в гироскоп равна нулю. Поскольку выпуск различен, для представления одного и того же типа продукта обычно используется эквивалентная норма ввода, и чем меньше нулевое смещение, тем лучше; Различные модели продуктов, чем меньше нулевое смещение, тем лучше.Повторяемость смещения(°)/ч(1σ)В одинаковых условиях и через заданные промежутки времени (последовательно, ежедневно, через день…) Степень согласия частных значений повторных измерений. Выражается как стандартное отклонение каждого измеренного смещения. Чем меньше, тем лучше для всех гироскопов (оцените, насколько легко компенсировать ноль)Нулевой дрейф(°)/сСкорость изменения во времени отклонения выходного сигнала гироскопа от идеального. Он содержит как стохастические, так и систематические компоненты и выражается через соответствующее входное угловое смещение относительно инерционного пространства в единицу времени.Масштабный коэффициентВ/(°)/с、мА/(°)/сОтношение изменения выходного сигнала к изменению входного сигнала, подлежащего измерению.Пропускная способностьHzПри проверке частотной характеристики гироскопа предусмотрено, что диапазон частот, соответствующий амплитуде измеряемой амплитуды, уменьшается на 3 дБ, а точность гироскопа можно повысить, пожертвовав полосой пропускания гироскопа.Таблица 1. Основные технические показатели МЭМС-гироскопаАнализ дрейфа гироскопаЕсли в гироскопе имеется мешающий крутящий момент, вал ротора будет отклоняться от исходного стабильного опорного азимута и формировать ошибку. Угол отклонения оси ротора относительно азимута инерционного пространства (или опорного азимута) в единицу времени называется скоростью дрейфа гироскопа. Основным показателем точности гироскопа является скорость дрейфа.Гироскопический дрейф делится на две категории: один - систематический, закон известен, он вызывает регулярный дрейф, поэтому его можно компенсировать с помощью компьютера; Другой вид вызван случайными факторами, вызывающими случайный дрейф. Скорость систематического дрейфа выражается угловым смещением в единицу времени, а скорость случайного дрейфа выражается среднеквадратичным значением углового смещения в единицу времени или стандартным отклонением. Примерный диапазон скоростей случайного дрейфа, достижимый в настоящее время для различных типов гироскопов, показан в таблице 2.Тип гироскопаСлучайная скорость дрейфа/(°)·ч-1Шарикоподшипниковый гироскоп10-1Поворотный подшипниковый гироскоп1-0,1Жидкостный поплавковый гироскоп0,01-0,001Воздушный поплавковый гироскоп0,01-0,001Динамически настраиваемый гироскоп0,01-0,001Электростатический гироскоп0,01-0,0001Полусферический резонансный гироскоп0,1-0,01Кольцевой лазерный гироскоп0,01-0,001Волоконно-оптический гироскоп1-0,1Таблица 2. Скорость случайного дрейфа различных типов гироскопов Примерный диапазон скорости случайного дрейфа гироскопа, необходимый для различных приложений, показан в таблице 3. Типичный показатель точности позиционирования инерциальной навигационной системы составляет 1n миля/ч (1n миля = 1852 м), что требует, чтобы скорость случайного дрейфа гироскопа достигала 0,01(°)/ч, поэтому гироскоп со скоростью случайного дрейфа 0,01(°)/ч обычно называют инерциальным навигационным гироскопом.ПриложениеТребования к случайной скорости дрейфа гироскопа/(°)·ч-1Курсовой гироскоп в системе управления полетом150-10Вертикальный гироскоп в системе управления полетом30-10Гироскоп направления в системе управления полетом10-1Тактическая система инерциального наведения ракеты1-0,1Морской гирокомпас, бесплатформенная система ориентации по курсу, боковое положение артиллерии, инерциальная навигационная система наземной техники0,1-0,01Инерциальные навигационные системы для самолетов и кораблей0,01-0,001Стратегическая ракета, система инерциального наведения крылатой ракеты0,01-0,0005Таблица 3 Требования к скорости случайного дрейфа гироскопа в различных приложениях Сравнение трех МЭМС-гироскопов навигационного классаСерия MG от Micro-Magic Inc — это МЭМС-гироскоп навигационного класса с высоким уровнем точности, отвечающий потребностям различных областей. В следующей таблице сравниваются диапазон, нестабильность смещения, угловое случайное блуждание, стабильность смещения, масштабный коэффициент, полоса пропускания и шум.　МГ-101МГ-401МГ-501Динамический диапазон (град/с)±100±400±500Нестабильность смещения (град/час)0,10,52Угловое случайное блуждание (°/√ч)0,0050,025~0,050,125-0,1Стабильность смещения (1σ 10 с) (град/час)0,10,52~5Таблица 4 Сравнительная таблица параметров трех МЭМС-гироскопов навигационного классаЯ надеюсь, что благодаря этой статье вы сможете понять технические показатели навигационного MEMS-гироскопа и сравнительную взаимосвязь между ними. Если вы заинтересованы в получении дополнительной информации о гироскопе MEMS, пожалуйста, обсудите с нами. МГ502МЭМС-гироскоп MG502