ПРИЛОЖЕНИЯ

Компактный, высокоточный MEMS-гироскоп Для наклонно-направленного бурения. Обеспечивает низкий уровень шума, широкий диапазон рабочих температур и высокую скорость вывода SPI — идеально подходит для MWD, LWD и суровых условий бурения.В наклонно-направленном бурении и каротаже — критически важных операциях в разведке нефти и газа, разработке полезных ископаемых и геологическом строительстве — точное управление траекторией, стабильное определение положения и надежная передача данных остаются актуальными проблемами, особенно в условиях высоких температур, высокого давления и сильной вибрации. Традиционные решения на основе гироскопов, такие как механические или волоконно-оптические гироскопы, часто не справляются с требованиями миниатюризации, стоимости и работы в режиме реального времени, предъявляемыми к внутрискважинным операциям.Основа инерциальной системы зондирования: одноосевое решение для высокоточной навигации.Высокоточный одноосевой MEMS-гироскоп серии MG-502 разработан для обеспечения навигационных характеристик в компактном форм-факторе. Он предоставляет точные данные об угловой скорости в реальном времени, что делает его идеальным для определения азимута скважины, угла наклона инструмента и угла наклона в сложных условиях бурения.Прорывные характеристики: разработано для внутрискважинной навигации.Выход высокого разрешенияMG-502 выдает 24-битные данные об угловой скорости в дополнительном коде с исключительной точностью, что позволяет обнаруживать незначительные изменения вращения для точного направленного управления в сложных траекториях скважин.Исключительная стабильностьБлагодаря встроенной температурной компенсации и малошумной схеме, MG-502 минимизирует дрейф смещения с течением времени. Он хорошо подходит для длительных операций в скважинах с большой протяженностью и при бурении сланцевых газовых месторождений, где важна долговременная точность.Сверхнизкий уровень шумаДоступны выбираемые фильтры нижних частот (ФНЧ) в диапазоне от 12,5 Гц до 800 Гц, которые подавляют высокочастотный шум, обеспечивая плавный и стабильный выходной сигнал даже в условиях высокоскоростного роторного бурения.Компактная конструкция: разработано для ограниченного пространства.Миниатюрная керамическая упаковкаМикросхема MG-502, заключенная в 48-контактный керамический корпус, оптимизирована для интеграции в компактные приборы, такие как MWD (измерение в процессе бурения), LWD (каротажный анализ в процессе бурения) и гироинклинометры.Гибкость установкиРазработанный в соответствии со стандартами IPC/JEDEC J-STD-020D.1, MG-502 надежно работает в условиях термических и механических нагрузок. Его компактные размеры делают его отличным выбором для бурения скважин малого диаметра.Покоряя экстремальные условия: создан для работы в суровых условиях.Широкий температурный диапазонСтандартная модель поддерживает работу в диапазоне температур от -45°C до +85°C, а высокотемпературный вариант может достигать +125°C, что делает его подходящим для использования в условиях глубоководного и геотермального каротажа.Вибро- и ударопрочностьОснащенный надежной защитой от электростатического разряда и многоступенчатой ​​фильтрацией, MG-502 устойчив к механическим ударам и электрическим помехам. Для оптимальной работы рекомендуется использовать антистатические средства и обеспечить надлежащее заземление.Высокоскоростная цифровая связьПоддерживая 4-проводной интерфейс SPI (режим 3) с частотой до 8 МГц, MG-502 обеспечивает высокочастотное обновление данных — настраиваемое до 12 кГц — гарантируя быструю передачу данных об угловой скорости и температуре без потерь, даже при высокоскоростном вращении инструмента.Краткое содержание Одноосевой MEMS-гироскоп серии MG-502 сочетает в себе точность навигационного класса, миниатюрный корпус и превосходную адаптивность к условиям окружающей среды. Он повышает точность управления траекторией и надежность измерений при наклонно-направленном бурении, а также позволяет интегрировать его в компактные системы мониторинга в скважине в режиме реального времени. MG-502 является важнейшим элементом в развитии интеллектуальных высокоэффективных технологий бурения.

Высокопроизводительный одноосевой MEMS-гироскоп MG-502 обладает максимальной частотой передачи данных 12 кГц, регулируемой полосой пропускания и 24-битной точностью выходного сигнала, что делает его идеальным выбором для стабилизации подвеса дронов, управления ориентацией и инерциальных навигационных систем. В современных беспилотных системах устойчивость в полете является необходимым условием для безопасной эксплуатации и выполнения задач. В условиях турбулентного воздушного потока, внезапных изменений нагрузки или агрессивных маневров летательный аппарат постоянно подвергается угловым движениям — тангажу, крену и рысканию. Для захвата и реагирования на эти динамические изменения необходим точный высокоскоростной датчик. Именно здесь на помощь приходят MEMS-гироскопы, такие как MG-502, в качестве незаметного, но необходимого «сенсорного органа» беспилотников.Точность по одной оси: возможности MG-502В отличие от традиционных трехкоординатных решений, MG-502 ориентирован на исключительную точность по одной оси, что делает его идеальным для интеграции в карданные подвесы, стабилизационные платформы и подсистемы инерциальной навигационной системы, требующие высокоточной обратной связи в одном направлении вращения.Ключевые особенности включают в себя:Высокоскоростной захват угловой скорости: благодаря возможности настройки частоты вывода данных до 12 000 Гц, MG-502 обеспечивает сверхбыструю реакцию на угловые изменения, что позволяет отслеживать быстрые маневры дрона без задержек.Разрешение выходных данных по угловой скорости 24 бита: в сочетании с заводской калибровкой масштабных коэффициентов это обеспечивает высокую точность данных об угловой скорости для алгоритмов управления полетом.Регулируемая полоса пропускания выходного сигнала от 12,5 Гц до 800 Гц: это позволяет разработчикам точно настраивать подавление шума и динамический отклик в зависимости от приложения — будь то плавная кинематографическая съемка или маневренная стабилизация полета.Интерфейс SPI с точной синхронизацией: MG-502 поддерживает связь по протоколу SPI Mode 3, что обеспечивает надежную интеграцию в режиме реального времени с блоками управления полетом.Разработано для интеграции в реальные условия эксплуатации.MG-502 — это не просто устройство с улучшенными внутренними характеристиками, оно разработано с учетом интеграции на системном уровне:Компактный 48-контактный керамический корпус: легко монтируется на печатные платы с минимальным уровнем помех сигнала, датчик обеспечивает надежную компоновку для антивибрационных и чувствительных к электромагнитным помехам конструкций.Энергоэффективная работа: благодаря входному напряжению 5 В и среднему току ~35 мА, устройство хорошо подходит для беспилотных летательных аппаратов, в том числе и для дронов с длительным временем полета.Настраиваемые параметры синхронизации: разработчики могут выбирать между внутренними сигналами синхронизации или внешними сигналами синхронизации для согласования выходных данных с общесистемными циклами объединения данных с датчиков — идеально подходит для навигационных приложений, критичных ко времени.Области применения: Стабильность, разработанная для решения критически важных задач.Беспилотники, оснащенные MG-502, получают значительное преимущество в следующих областях:Стабилизация подвесаВывод угловой скорости в реальном времени помогает обеспечить точное вращение в противоположных направлениях в бесщеточных двигателях, эффективно компенсируя вибрацию платформы и улучшая четкость изображения.Резервная копия инерциальной навигацииПри сбое сигнала GPS высокая точность передачи данных, обеспечиваемая MG-502, используется в алгоритмах инерциальной навигационной системы, что помогает в краткосрочной навигации по инерциальной системе координат.контур ориентации в пространстве полетаИнтегрированный в основной полетный контроллер, модуль MG-502 обеспечивает необходимую обратную связь для ПИД-регуляторов, позволяя поддерживать стабильность по крену/тангажу/рысканию в непредсказуемых условиях.Заключительные мыслиХотя в заголовках новостей доминируют трехосевые MEMS-гироскопы, иногда достаточно и одной оси — если она достаточно точна. Высокоточный одноосевой MEMS-гироскоп MG-502 сочетает в себе сверхбыструю передачу данных, настраиваемую полосу пропускания и надежность промышленного класса. Это идеальный выбор для инженеров, занимающихся разработкой дронов и стремящихся к максимальной точности управления по критически важной оси. В борьбе с гравитацией и хаосом MG-502 измеряет не просто вращение — он определяет стабильность.

Изучите ключевые области применения волоконно-оптических гироскопов в наземной навигации, аэрокосмической отрасли, морских системах и бурении. Узнайте, как высокоточный гироскоп G-F70ZK повышает точность ориентации в инерциальной навигации и системах наведения на север, устанавливаемых на транспортных средствах.ВведениеВолоконно-оптические гироскопы (ВОГ) произвели революцию в области инерциальной навигации, предложив надежную, полностью твердотельную альтернативу традиционным механическим гироскопам. Эти устройства работают на основе эффекта Сагнака, используя интерференцию света внутри катушки оптического волокна для высокоточного определения угловой скорости. Благодаря своей прочности, высокой чувствительности и невосприимчивости к факторам окружающей среды, ВОГ все чаще используются в приложениях, требующих точного определения ориентации, курса и угловой скорости.Основные области применения волоконно-оптических гироскопов1. Ориентирование на местности и ориентация транспортного средства.Волокнистые гироскопы (ВГГ) широко используются на наземных платформах, таких как военная техника, беспилотные автомобили и роботизированные системы. Их способность предоставлять точную информацию о направлении движения без использования сигналов GPS делает их незаменимыми в условиях отсутствия GPS-сигнала. Например, серия G-F70ZK обеспечивает превосходную стабильность нулевого смещения (≤0,03°/час для G-F70ZK-B), что делает ее идеальной для высокоточных систем наведения на север, устанавливаемых на транспортных средствах.2. Бортовые системы определения ориентации и навигацииВ аэрокосмической отрасли от систем ориентации требуются высокая надежность и быстрая реакция. Гироскопы с флюороскопическим управлением (FOG) обеспечивают стабильные данные о положении и курсе самолета даже во время высокоскоростных маневров или турбулентных условий полета. Гироскоп G-F70ZK имеет динамический диапазон ±500°/с и может работать в условиях сильной вибрации и перепадов температур (от −40°C до +70°C), обеспечивая стабильную работу бортовых систем.3. Морская навигация и гирокомпасыВ морской среде волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) используются в гирокомпасах и системах динамического позиционирования для судов и подводных лодок. Эти гироскопы обеспечивают точность курса без магнитных помех, что крайне важно для навигации в полярных регионах или вблизи крупных металлических конструкций. Благодаря низкой чувствительности к магнитному полю (≤0,02°/ч/Гс), G-F70ZK обеспечивает стабильную работу в морских навигационных системах.4. Разведка нефти и газаСистемы бурения скважин и инструменты измерения в процессе бурения (MWD) используют волоконно-оптические гироскопы (FOG) для поддержания точности определения направления под землей. Благодаря своим компактным размерам, высокой ударопрочности (пиковое ускорение 30g) и виброустойчивости (4,2g, 20–2000 Гц), модель G-F70ZK особенно подходит для бурения в условиях высоких нагрузок.5. Применение в космосеВолокнисто-оптические гироскопы (ВОГ) также играют решающую роль в спутниках и космических аппаратах для определения и управления ориентацией. Отсутствие движущихся частей в их конструкции повышает долговечность и снижает затраты на техническое обслуживание, что крайне важно для длительных миссий. Высокая термическая стабильность и повторяемость масштабного коэффициента G-F70ZK при всех температурах (≤200 ppm) делают его перспективным кандидатом для использования в космических навигационных системах.Обзор волоконно-оптического гироскопа G-F70ZK.Разработанный компанией Micro-Magic Inc., G-F70ZK представляет собой одноосевой волоконно-оптический гироскоп средней и высокой точности, предназначенный для требовательных инерциальных навигационных систем. Он поддерживает двустороннюю связь по протоколу RS-422, имеет коэффициент случайного блуждания ≤0,003°/√час и сохраняет отличные характеристики даже при механических ударах и вибрации.Основные характеристики:ПараметрG-F70ZK-AG-F70ZK-BСтабильность при нулевом смещении≤0,05°/час≤0,03°/часПовторяемость нулевого смещения≤0,02°/час≤0,02°/часКоэффициент случайного блуждания≤0,005°/√час≤0,003°/√часДинамический диапазон±500°/с±500°/сРабочая температура−40°C ~ +70°C−40°C ~ +70°CБлагодаря компактным размерам, прочной конструкции и усовершенствованной обработке сигналов (32-битные данные гироскопа, 14-битные данные о температуре), G-F70ZK является лучшим выбором для высокопроизводительных навигационных приложений.? Свяжитесь с компанией Micro-Magic Inc.:Вебсайт: www.memsmag.comЭлектронная почта: sales@memsmag.comWhatsApp: +8618151836753ЗаключениеВолоконно-оптические гироскопы незаменимы в отраслях, где критически важны точная ориентация и надежные инерциальные данные. Благодаря передовым решениям, таким как G-F70ZK, приложения от наземной навигации до исследования космоса выигрывают от повышения точности, надежности и расширения диапазона рабочих параметров. По мере развития автономных систем и интеллектуальной навигации волоконно-оптические гироскопы останутся на переднем крае инерциальных сенсорных технологий.Г-Ф3Г90Г-Ф2Х64Г-Ф70ЗКХ 

Узнайте, как работают волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) с использованием эффекта Сагнака, об их ключевых особенностях и применении в аэрокосмической отрасли, беспилотных автомобилях и многом другом. Поймите, почему ВОГ совершают революцию в навигационных технологиях.Волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) стали важнейшим компонентом в самых разных отраслях промышленности, от аэрокосмической до автомобильной и даже в бытовой электронике. Эти устройства используются для измерения угловой скорости, предоставляя критически важные данные для навигационных и управляющих систем. Но как они работают? В этой статье мы углубимся во внутреннее устройство волоконно-оптических гироскопов и рассмотрим их значение.Что такое волоконно-оптический гироскоп?Волоконно-оптический гироскоп — это тип гироскопа, использующий интерференцию света, распространяющегося по оптическим волокнам, для обнаружения вращательных движений. В отличие от традиционных механических гироскопов, которые полагаются на вращающуюся массу, волоконно-оптические гироскопы используют свет в качестве среды для измерения вращательных изменений, обеспечивая более высокую точность и надежность. Эти гироскопы компактны, долговечны и идеально подходят для высокоточных применений.Принцип работы волоконно-оптического гироскопаВ основе волоконно-оптического гироскопа лежит концепция, называемая эффектом Сагнака, которая является ключом к пониманию принципа работы этих устройств. Вот пошаговое объяснение:1.Разделение света: Лазерный луч разделяется на два отдельных луча, которые распространяются в противоположных направлениях вокруг катушки оптического волокна. Оптическое волокно обычно наматывается в катушку, чтобы увеличить дальность распространения света и, следовательно, повысить чувствительность.2.Вращение и фазовый сдвиг: При вращении гироскопа один из световых лучей движется немного быстрее в направлении вращения, а другой — медленнее в противоположном направлении. Это вызывает фазовый сдвиг между двумя световыми лучами. Более быстро движущийся луч замедляется, а более медленно движущийся — ускоряется.3.Интерференция: После того, как световые лучи проходят вокруг катушки и возвращаются к детектору, фазовый сдвиг приводит к интерференции между двумя лучами. Степень этой интерференции пропорциональна скорости вращения гироскопа.4.Измерение: Интерференционная картина регистрируется фотодетектором, который преобразует её в электрический сигнал. Затем этот сигнал обрабатывается для определения угловой скорости или скорости вращения гироскопа. Чем больше фазовый сдвиг, тем быстрее вращение.Основные характеристики волоконно-оптических гироскопов1. Точность и чувствительность: Волоконно-оптические гироскопы обладают высокой чувствительностью и способны с большой точностью измерять очень малые изменения угловой скорости. Это делает их идеальными для применений, требующих точной навигации и управления.2. Отсутствие движущихся частей: В отличие от механических гироскопов, которые используют движущиеся компоненты, волоконно-оптические гироскопы не имеют движущихся частей. Это повышает их надежность и снижает вероятность износа с течением времени.3. Высокая прочность: Отсутствие механических частей делает волоконно-оптические гироскопы очень прочными и устойчивыми к ударам и вибрации, что делает их идеальными для использования в сложных условиях, например, в аэрокосмической и военной отраслях.4. Компактная конструкция: Волоконно-оптические гироскопы, как правило, меньше и легче традиционных гироскопов, что делает их подходящими для использования в тех областях, где размер и вес являются критически важными факторами.Применение волоконно-оптических гироскоповУниверсальность и точность волоконно-оптических гироскопов делают их незаменимыми во многих областях:1.Аэрокосмическая отрасль: волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) широко используются в самолетах и ​​космических аппаратах для навигации и управления. Они помогают поддерживать стабильность, направление и высоту, особенно в условиях отсутствия GPS-сигнала.2.Автономные транспортные средства: волоконно-оптические гироскопы играют решающую роль в навигационных системах беспилотных автомобилей и роботов, помогая им поддерживать точное положение и ориентацию.3.Морская навигация: на подводных лодках и кораблях волоконно-оптические гироскопы используются для предоставления точных данных о курсе и местоположении в ситуациях, когда традиционные навигационные системы могут быть неэффективны.4.Военное применение: ФОГ (оптические гироскопы) играют жизненно важную роль в тактических навигационных системах, где высокая точность и надежность имеют решающее значение для успеха военных операций.5.Бытовая электроника: оптоволоконные кабели также находят применение в потребительских товарах, таких как игровые устройства, системы стабилизации изображения и даже оборудование для виртуальной реальности.Типичные параметры и области применения продукции.В качестве примера рассмотрим волоконно-оптический гироскоп серии G:Точность G-F50: 0,1 - 0,3°/чТочность G-F60: 0,05 - 0,2°/чОбласти применения включают: небольшие инерциальные измерительные блоки (IMU), инерциальные навигационные системы (INS), системы сервоуправления головки наведения ракет, фотоэлектрические контейнеры, беспилотные летательные аппараты и т. д. Эти изделия демонстрируют широкие перспективы применения волоконно-оптических гироскопов как в военной, так и в гражданской сфере.ЗаключениеВолоконно-оптические гироскопы представляют собой значительный шаг вперед в технологии измерения вращения. Используя свет вместо механических компонентов, они обеспечивают превосходную точность, надежность и долговечность. Поскольку промышленность продолжает нуждаться в более точных и компактных навигационных решениях, роль волоконно-оптических гироскопов будет только расти, способствуя развитию самых разных областей — от беспилотных автомобилей до аэрокосмической техники. В следующий раз, когда вы услышите о беспилотном автомобиле, самолете или любой высокотехнологичной навигационной системе, велика вероятность, что в их основе лежит волоконно-оптический гироскоп, обеспечивающий плавное и точное движение. Понимание принципов работы этих устройств позволяет нам глубже понять сложные технологии, благодаря которым наш современный мир функционирует более эффективно. Г-Ф50Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.Г-Ф120Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.Г-Ф60Что бы вам ни понадобилось, Micro-Magic всегда рядом.  

Изучите принципы работы, военно-гражданское применение и рыночные перспективы тактических волоконно-оптических гироскопов (ВОГ). Узнайте о лучших продуктах, таких как GF-3G70 и GF-3G90, и откройте для себя их роль в аэрокосмической отрасли, беспилотных летательных аппаратах и ​​многом другом.1.ВведениеВ области современной инерциальной навигации волоконно-оптические гироскопы (ВОГ) стали одним из основных устройств благодаря своим уникальным преимуществам. Сегодня мы подробно рассмотрим принципы работы, текущее состояние рынка и типичные области применения этой технологии, уделяя особое внимание характеристикам волоконно-оптических гироскопов тактического класса.2.Принципы работы волоконно-оптических гироскоповВолоконно-оптический гироскоп — это полностью твердотельный волоконно-оптический датчик, основанный на эффекте Сагнака. Его основным компонентом является волоконно-оптическая катушка, в которой свет, излучаемый лазерным диодом, распространяется в двух направлениях. При вращении системы пути распространения двух световых лучей создают разность. Измеряя эту разность оптических путей, можно точно определить угловое смещение чувствительного компонента.Проще говоря, представьте, что вы излучаете два луча света в противоположных направлениях по круговой дорожке. Когда дорожка неподвижна, оба луча одновременно возвращаются в исходную точку. Однако, если дорожка вращается, свет, движущийся против направления вращения, «пройдёт большее расстояние», чем другой луч. Волоконно-оптический гироскоп вычисляет угол поворота, измеряя эту незначительную разницу.3.Техническая классификация и рыночное положениеВ зависимости от способа работы волоконно-оптические гироскопы можно разделить на следующие типы:Интерферометрический волоконно-оптический гироскоп (I-FOG)Резонансный волоконно-оптический гироскоп (R-FOG)Волоконно-оптический гироскоп с рассеянием Бриллюэна (B-FOG)С точки зрения уровней точности, они включают в себя:Тактический класс начального уровняВысококачественный тактический классНавигационный уровеньКласс точностиВ настоящее время рынок волоконно-оптических гироскопов демонстрирует двойное назначение: для военных и гражданских целей.Военное применение: системы управления ориентацией истребителей/ракет, навигация танков, измерение курса подводных лодок и т. д.Применение в гражданском секторе: навигация автомобилей/самолетов, измерение мостов, бурение нефтяных скварок и т. д.Стоит отметить, что волоконно-оптические гироскопы средней и высокой точности в основном используются в высокотехнологичном военном оборудовании, например, в аэрокосмической отрасли, в то время как недорогие, низкоточные изделия широко применяются в гражданских областях, таких как разведка нефти, системы управления ориентацией сельскохозяйственной техники и робототехника.4.Технические проблемы и тенденции развитияКлюч к созданию высокоточных волоконно-оптических гироскопов заключается в следующем:1.Изучение влияния оптических устройств и физической среды на производительность.2.Подавление шума относительной интенсивности.Благодаря развитию технологий оптоэлектронной интеграции и специальных оптических волокон, волоконно-оптические гироскопы быстро развиваются в направлении миниатюризации и снижения стоимости. Интегрированные, высокоточные и миниатюрные волоконно-оптические гироскопы станут основным типом устройств в будущем.5.Рекомендуемые тактические волоконно-оптические гироскопыВ качестве примера можно привести продукцию компании Micro-Magic: их тактические волоконно-оптические гироскопы отличаются средней точностью, низкой стоимостью и длительным сроком службы, что обеспечивает им значительные ценовые преимущества на рынке. Ниже представлены два популярных продукта:GF-3G70Эксплуатационные характеристики:Стабильность смещения: 0,02~0,05°/чТипичные области применения:Электрооптические модули/платформы управления полетомИнерциальные навигационные системы (ИНС)/Инерциальные измерительные блоки (ИМБ)устройства стабилизации платформыСистемы позиционированияСеверные искателиGF-3G90Эксплуатационные характеристики:Повышенная стабильность смещения: 0,006~0,015°/чДлительный срок службы, высокая надежностьТипичные области применения:Управление полетом БПЛАКартографирование и измерение инерциальной орбиты.Электрооптические модулиСтабилизаторы платформы6.ЗаключениеТехнология волоконно-оптических гироскопов имеет важное стратегическое значение для промышленного, оборонного и технологического развития страны. С развитием технологий и расширением областей применения волоконно-оптические гироскопы будут играть решающую роль во всё большем количестве сфер. Тактические изделия, благодаря отличному соотношению цены и качества, получают широкое распространение как на военном, так и на гражданском рынках.Г-Ф3Г70Трехосевой волоконно-оптический гироскопГ-Ф70ЗКСредняя и высокая точностьВолоконно-оптический гироскопГ-Ф3Г90Трехосевой волоконно-оптический гироскоп--

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.  

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 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 положенияПродукт: Инерциальная навигационная система (ИНС) на основе инерциального измерительного блока (ИМББ).Основные характеристики:Компоненты: Использует MEMS-акселерометры и гироскопы для измерения ускорения и угловой скорости в реальном времени.Функция: Интегрирует исходные данные о положении и ориентации с измерениями инерциального измерительного блока (IMU) для расчета положения и ориентации в реальном времени.Области применения: Идеально подходит для навигации внутри помещений, аэрокосмической отрасли, автономных систем и робототехники.Задачи: Устранение ошибок датчиков, кумулятивного дрейфа и влияния динамической среды с помощью методов калибровки и фильтрации.Вывод: Обеспечивает точное позиционирование в сложных условиях, демонстрируя высокую эффективность при использовании в сочетании со вспомогательными системами позиционирования, такими как GPS. Закон дрейфа инструментальной константы гиротеодолита в зависимости от температуры представляет собой сложное явление, включающее взаимодействие множества компонентов и систем внутри прибора. Инструментальная константа относится к эталонному значению измерения гиротеодолита в конкретных условиях. Крайне важно обеспечить точность и стабильность измерений.Изменения температуры вызывают дрейф постоянных прибора, главным образом потому, что различия в коэффициентах теплового расширения материалов приводят к изменениям в структуре прибора, а характеристики электронных компонентов изменяются с изменением температуры. Этот дрейф часто носит нелинейный характер, поскольку разные материалы и компоненты по-разному реагируют на температуру.Для изучения дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно требуется серия экспериментов и анализ данных. Это включает калибровку и измерение прибора при различных температурах, регистрацию изменений инструментальных констант и анализ зависимости между температурой и инструментальными константами.Анализ экспериментальных данных позволяет выявить тенденцию изменения инструментальных констант в зависимости от температуры и попытаться построить 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 инструментальных констант при различных температурах.Понимание дрейфа параметров прибора гиротеодолита в зависимости от температуры имеет важное значение для повышения точности и стабильности измерений. Принятие соответствующих компенсационных мер, таких как контроль температуры, калибровка и обработка данных, позволяет уменьшить влияние температуры на параметры прибора, тем самым улучшая измерительные характеристики гиротеодолита.Следует отметить, что конкретные правила дрейфа и методы компенсации могут различаться в зависимости от различных моделей гиротеодолитов и сценариев применения. Поэтому в практических приложениях необходимо изучать и внедрять соответствующие меры в зависимости от конкретной ситуации.Изучение характера дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно включает мониторинг и анализ работы прибора в различных температурных условиях.Цель таких исследований — понять, как изменения температуры влияют на параметры гиротеодолита, и, возможно, найти способ компенсировать или скорректировать это температурное воздействие.Инструментальные константы, как правило, относятся к присущим прибору свойствам в определенных условиях, таких как стандартная температура. Для гиротеодолита инструментальные константы могут быть связаны с точностью измерений, стабильностью и т. д.При изменении температуры окружающей среды свойства материалов, механическая структура и т.д. внутри прибора могут изменяться, что, в свою очередь, влияет на постоянные прибора.Для изучения этой закономерности дрейфа обычно требуются следующие шаги:Выберите диапазон различных температурных значений, чтобы охватить все условия эксплуатации, с которыми может столкнуться гироскопический теодолит.Для получения достаточного количества данных необходимо провести многонаправленные измерения в каждой температурной точке.Проанализируйте данные и проследите за динамикой инструментальных констант в зависимости от температуры.Попробуйте построить математическую модель для описания этой зависимости, например, с помощью линейной регрессии, полиномиальной аппроксимации и т. д.Используйте эту модель для прогнозирования инструментальных констант при различных температурах и, возможно, для разработки методов компенсации температурных эффектов.Математическая модель может выглядеть следующим образом:K(T) = a + b × T + c × T² + …Среди них K(T) — инструментальная постоянная при температуре T, а a, b, c и т. д. — коэффициенты, которые необходимо подобрать.Подобные исследования имеют большое значение для повышения эффективности 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.Подведите итогиЗакон дрейфа инструментальной константы гиротеодолита в зависимости от температуры представляет собой сложное явление, включающее взаимодействие множества компонентов и систем внутри прибора. Инструментальная константа относится к эталонному значению измерения гиротеодолита в конкретных условиях. Крайне важно обеспечить точность и стабильность измерений.Изменения температуры вызывают дрейф постоянных прибора, главным образом потому, что различия в коэффициентах теплового расширения материалов приводят к изменениям в структуре прибора, а характеристики электронных компонентов изменяются с изменением температуры. Этот дрейф часто носит нелинейный характер, поскольку разные материалы и компоненты по-разному реагируют на температуру.Для изучения дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно требуется серия экспериментов и анализ данных. Это включает калибровку и измерение прибора при различных температурах, регистрацию изменений инструментальных констант и анализ зависимости между температурой и инструментальными константами.Анализ экспериментальных данных позволяет выявить тенденцию изменения инструментальных констант в зависимости от температуры и попытаться построить 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 инструментальных констант при различных температурах.Понимание дрейфа параметров прибора гиротеодолита в зависимости от температуры имеет важное значение для повышения точности и стабильности измерений. Принятие соответствующих компенсационных мер, таких как контроль температуры, калибровка и обработка данных, позволяет уменьшить влияние температуры на параметры прибора, тем самым улучшая измерительные характеристики гиротеодолита.Следует отметить, что конкретные правила дрейфа и методы компенсации могут различаться в зависимости от различных моделей гиротеодолитов и сценариев применения. Поэтому в практических приложениях необходимо изучать и внедрять соответствующие меры в зависимости от конкретной ситуации.Изучение характера дрейфа инструментальных констант гиротеодолита в зависимости от температуры обычно включает мониторинг и анализ работы прибора в различных температурных условиях.Цель таких исследований — понять, как изменения температуры влияют на параметры гиротеодолита, и, возможно, найти способ компенсировать или скорректировать это температурное воздействие.Инструментальные константы, как правило, относятся к присущим прибору свойствам в определенных условиях, таких как стандартная температура. Для гиротеодолита инструментальные константы могут быть связаны с точностью измерений, стабильностью и т. д.При изменении температуры окружающей среды свойства материалов, механическая структура и т.д. внутри прибора могут изменяться, что, в свою очередь, влияет на постоянные прибора.Для изучения этой закономерности дрейфа обычно требуются следующие шаги:Выберите диапазон различных температурных значений, чтобы охватить все условия эксплуатации, с которыми может столкнуться гироскопический теодолит.Для получения достаточного количества данных необходимо провести многонаправленные измерения в каждой температурной точке.Проанализируйте данные и проследите за динамикой инструментальных констант в зависимости от температуры.Попробуйте построить математическую модель для описания этой зависимости, например, с помощью линейной регрессии, полиномиальной аппроксимации и т. д.Используйте эту модель для прогнозирования инструментальных констант при различных температурах и, возможно, для разработки методов компенсации температурных эффектов.Математическая модель может выглядеть следующим образом:K(T) = a + b × T + c × T² + …Среди них K(T) — инструментальная постоянная при температуре T, а a, b, c и т. д. — коэффициенты, которые необходимо подобрать.Подобные исследования имеют большое значение для повышения эффективности 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. MG502MEMS-гироскоп MG502  

Основные положенияИзделие: MEMS-гироскопическая система определения направления на север в скважинеОсновные характеристики:Компоненты: Для определения направления на север используются MEMS-гироскопы, отличающиеся компактными размерами, низкой стоимостью и высокой ударопрочностью.Функция: Использует усовершенствованный двухпозиционный метод (90° и 270°) и коррекцию ориентации в реальном времени для точного определения направления на север.Области применения: Оптимизировано для буровых систем в сложных подземных условиях.Объединение данных: сочетает данные гироскопа с поправками на локальное магнитное склонение для расчета истинного севера, обеспечивая точную навигацию во время бурения.Заключение: Обеспечивает точное, надежное и независимое определение направления на север, идеально подходящее для бурения скважин и аналогичных задач.Новый MEMS-гироскоп представляет собой инерциальный гироскоп простой конструкции, обладающий преимуществами низкой стоимости, малых размеров и устойчивости к сильным ударным вибрациям. Инерциальный гироскоп для определения направления на север может осуществлять независимое определение направления на север в любых погодных условиях без внешних ограничений, обеспечивая быструю, высокоэффективную, высокоточную и непрерывную работу. Благодаря преимуществам MEMS-гироскопа, он идеально подходит для систем определения направления на север в скважине. В данной статье описывается исследование сегментированного слияния данных в системе определения направления на север в скважине с использованием MEMS-гироскопа. Далее будет представлен улучшенный двухпозиционный метод определения направления на север, схема слияния данных о направлении на север в скважине с использованием MEMS-гироскопа и определение значения направления на север.Улучшенное определение местоположения по двум позициям на север.В статической двухпозиционной схеме поиска севера обычно выбираются начальное и конечное положения 0° и 180°. После многократных экспериментов регистрируется угловая скорость вращения гироскопа, а окончательный угол поиска севера определяется путем объединения данных с местной широтой. В эксперименте использовался двухпозиционный метод с шагом 10°, регистрировались данные с поворотного стола на 360°, всего было собрано 36 наборов данных. После усреднения каждого набора данных измеренные значения показаны на рисунке 1 ниже.Рисунок 1. Аппроксимирующая кривая выходного сигнала гироскопа в диапазоне от 0 до 360°.Как видно из рисунка 1, полученная кривая представляет собой косинусоидальную кривую, однако экспериментальные данные и углы все еще малы, а экспериментальные результаты недостаточно точны. Были проведены повторные эксперименты, угол съемки был расширен до 0–660°, а двухпозиционный метод применялся с шагом 10° от 0°, результаты показаны на рисунке 2. Тенденция изображения соответствует косинусоидальной кривой, и наблюдаются явные различия в распределении данных. На вершинах и впадинах косинусоидальной кривой распределение точек данных разбросано, и степень соответствия кривой низкая, в то время как в местах с наибольшим наклоном кривой соответствие точек данных кривой более очевидно.Рисунок 2. Аппроксимирующая кривая выходного сигнала гироскопа в двух положениях 0–660°.В сочетании с соотношением азимута и амплитуды выходного сигнала гирофотометра, представленным на рисунке 3, можно заключить, что соответствие данных лучше при использовании двухпозиционного определения направления на север под углами 90° и 270°, что указывает на более простое и точное определение угла севера в восточно-западном направлении. Поэтому в данной работе в качестве двухпозиционных точек определения направления на север для гирофотометра используются 90° и 270° вместо 0° и 180°.Рисунок 3. Зависимость амплитуды выходного сигнала гиромотора от азимута.MEMS-гироскоп, скважинное термоядерное синтезирование, определение севераПри использовании MEMS-гироскопа в системе определения направления севера в скважине возникают сложные условия, а также переменные углы ориентации в зависимости от бурового долота, что значительно усложняет определение угла направления севера. В этом разделе, основываясь на усовершенствовании двухпозиционной схемы определения направления севера, описанной в предыдущем разделе, предлагается метод получения угла ориентации путем управления вращением в соответствии с выходными данными, а также определения угла между горизонтом и горизонтом. Подробная блок-схема представлена ​​на рисунке 4.Данные с MEMS-гироскопа передаются на верхний компьютер через интерфейс RS232. Как показано на рисунке 4, после определения начального угла направления на север путем поиска севера в двух точках, выполняется следующий этап бурения. После получения команды поиска севера бурение останавливается. Выходной сигнал угла ориентации, полученный от MEMS-гироскопа, собирается и передается на верхний компьютер. Вращение системы поиска севера в скважине контролируется информацией об угле ориентации, а углы крена и тангажа устанавливаются на 0. Угол курса в этот момент — это угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера.В данной схеме угол между MEMS-гироскопом и истинным направлением на север может быть получен в реальном времени путем сбора информации об угле ориентации.Рисунок 4. Блок-схема процесса поиска Fusion North.Север, стремящийся к получению ценности, определяетсяВ схеме определения севера с использованием метода слияния данных улучшенное двухпозиционное определение севера выполнялось с помощью MEMS-гироскопа. После завершения определения севера определялось начальное положение по оси севера, регистрировался угол курса θ, а начальное состояние ориентации составляло (0,0,θ), как показано на рисунке 5(а). Во время бурения угол ориентации гироскопа изменяется, а угол крена и угол тангажа регулируются поворотным столом, как показано на рисунке 5(б).Как показано на рисунке 5(b), при бурении долота система получает информацию об угле ориентации от прибора определения ориентации и должна определить значения угла крена γ и угла тангажа β, а затем повернуть их с помощью системы управления вращением до нуля. В это время выходные данные об угле курса представляют собой угол между чувствительной осью и направлением магнитного севера. Угол между чувствительной осью и истинным севером должен быть получен в соответствии с соотношением между магнитным севером и истинным севером, а угол истинного севера должен быть получен путем объединения с углом локального магнитного склонения. Решение выглядит следующим образом:θ'=Φ-∆φВ приведенной выше формуле θ — угол направления бурового долота и истинного севера, ∆φ — угол местного магнитного склонения, Φ — угол направления бурового долота и магнитного севера.Рисунок 5. Изменение начального и бурового угла.Север, стремящийся к получению ценности, определяетсяВ этой главе рассматривается схема определения севера с помощью подземной системы определения севера на основе MEMS-гироскопа. На основе двухпозиционной схемы определения севера предлагается улучшенная двухпозиционная схема с начальными положениями 90° и 270°. Благодаря непрерывному совершенствованию MEMS-гироскопа, он может обеспечивать независимое определение севера, например, MG2-101, его динамический диапазон измерений составляет 100°/с, он может работать в диапазоне температур от -40°C до +85°C, его нестабильность смещения составляет 0,1°/ч, а случайное блуждание угловой скорости составляет 0,005°/√ч.Надеюсь, эта статья поможет вам понять схему определения направления на север в MEMS-гироскопе, и я с нетерпением жду возможности обсудить с вами профессиональные вопросы. MG502MEMS-гироскоп MG502  

Основные положенияИзделие: Волоконно-оптический гироскоп на основе интегрированного оптического чипаОсновные характеристики:Компоненты: Используется интегрированный оптический чип, объединяющий такие функции, как люминесценция, расщепление луча, модуляция и детектирование, на платформе из тонкой пленки ниобата лития (LNOI).Функция: Обеспечивает «многофункциональную» интеграцию нечувствительных оптических трактов, уменьшая размеры и производственные затраты, одновременно улучшая поляризационную и фазовую модуляцию для точной работы гироскопа.Области применения: Подходит для позиционирования, навигации, управления ориентацией и измерения наклона нефтяных скважин.Оптимизация: Дальнейшее улучшение коэффициента подавления поляризации, мощности излучения и эффективности связи может повысить стабильность и точность.Заключение: Данная интегрированная конструкция открывает путь к созданию миниатюрных, недорогих волоконно-оптических гироскопов, отвечающих растущему спросу на компактные и надежные инерциальные навигационные решения.Благодаря преимуществам полностью твердотельной конструкции, высокой производительности и гибкой конструкции, волоконно-оптический гироскоп стал основным инерциальным гироскопом, широко используемым во многих областях, таких как позиционирование и навигация, управление ориентацией и измерение наклона нефтяных скважин. В новых условиях новое поколение инерциальных навигационных систем развивается в направлении миниатюризации и снижения стоимости, что предъявляет все более высокие требования к комплексным характеристикам гироскопа, таким как объем, точность и стоимость. В последние годы, благодаря преимуществам малых размеров, быстро развиваются гироскопы с полусферическим резонатором и MEMS-гироскопы, что оказывает определенное влияние на рынок волоконно-оптических гироскопов. Основная проблема уменьшения объема традиционных оптических гироскопов заключается в уменьшении объема оптического тракта. В традиционной схеме оптический тракт волоконно-оптического гироскопа состоит из нескольких дискретных оптических устройств, каждое из которых реализовано на основе различных принципов и процессов и имеет независимую упаковку и пигтейл. В результате, объем устройства в рамках существующих технических решений близок к пределу уменьшения, и дальнейшее сокращение объема волоконно-оптического гироскопа затруднительно. Поэтому крайне необходимо разработать новые технические решения для эффективной интеграции различных функций оптического тракта, значительного уменьшения объема оптического тракта гироскопа, повышения технологической совместимости и снижения себестоимости производства устройства.С развитием технологии полупроводниковых интегральных схем, интегральная оптическая технология постепенно достигла прорыва, размеры элементов постоянно уменьшались, достигнув микро- и наноуровня, что значительно способствовало техническому развитию интегральных оптических чипов и их применению в оптической связи, оптических вычислениях, оптическом зондировании и других областях. Интегральная оптическая технология предоставляет новое и перспективное техническое решение для миниатюризации и снижения стоимости оптических трактов волоконно-оптических гироскопов.1. Проектирование схемы интегрированного оптического чипа.1.1 Общий дизайнТрадиционный оптический источник света (SLD или ASE), волоконно-оптический соединитель (называемый «соединителем»), фазовый модулятор Y-образного волновода (называемый «модулятором Y-образного волновода»), детектор, чувствительное кольцо (волоконное кольцо). Среди них чувствительное кольцо является основным элементом датчика угловой скорости, и его объем напрямую влияет на точность гироскопа.Мы предлагаем гибридный интегральный чип, состоящий из источника света, многофункционального компонента и компонента обнаружения, реализованных посредством гибридной интеграции. Источник света представляет собой независимый компонент, состоящий из микросхемы SLD, компонента коллимации и изоляции, а также периферийных компонентов, таких как радиатор и полупроводниковый охладитель. Модуль обнаружения состоит из микросхемы обнаружения и микросхемы трансрезисторного усилителя. Многофункциональный модуль является основной частью гибридного интегрального чипа, реализованного на основе микросхемы из тонкой пленки ниобата лития (LNOI), и включает в себя, главным образом, оптический волновод, преобразователь модового пятна, поляризатор, разделитель лучей, аттенюатор мод, модулятор и другие структуры на кристалле. Луч, излучаемый микросхемой SLD, после изоляции и коллимации передается в волновод LNOI.Поляризатор отклоняет входящий свет, а аттенюатор моды ослабляет нерабочую моду. После того, как светоделитель разделяет луч, а модулятор модулирует фазу, выходной чип поступает в чувствительное кольцо и датчик угловой скорости. Интенсивность света улавливается детекторным чипом, а генерируемый фотоэлектрический выходной сигнал проходит через транзисторный усилитель в схему демодуляции.Гибридный интегрированный оптический чип обладает функциями люминесценции, разделения и объединения лучей, отклонения, модуляции, детектирования и т.д. Он реализует «многофункциональную» интеграцию нечувствительных функций оптического тракта гироскопа. Волоконно-оптические гироскопы зависят от чувствительности углового коэффициента когерентного луча с высокой степенью поляризации, и поляризационные характеристики напрямую влияют на точность гироскопов. Традиционный Y-волноводный модулятор сам по себе является интегрированным устройством, обладающим функциями отклонения, разделения и объединения лучей и модуляции. Благодаря методам модификации материалов, таким как протонный обмен или диффузия титана, Y-волноводные модуляторы обладают чрезвычайно высокой способностью отклонения. Однако тонкопленочные материалы должны учитывать требования к размеру, интеграции и способности отклонения, которые не могут быть удовлетворены методами модификации материалов. С другой стороны, модовое поле тонкопленочного оптического волновода значительно меньше, чем у волновода из объемного материала, что приводит к изменениям в распределении электростатического поля и параметрах показателя преломления, и требует перепроектирования структуры электродов. Поэтому поляризатор и модулятор являются ключевыми элементами конструкции «универсального» чипа.1.2 Специфический дизайнПоляризационные характеристики получаются за счет структурного смещения, и разработан поляризатор на кристалле, состоящий из изогнутого и прямого волноводов.Согласен. Изогнутый волновод позволяет ограничить разницу между режимом передачи и режимом без передачи, а также добиться эффекта смещения моды. Потери при передаче в режиме передачи уменьшаются за счет установки смещения.Характеристики пропускания оптического волновода в основном зависят от потерь на рассеяние, утечки мод, потерь на излучение и потерь на несоответствие мод. Теоретически, потери на рассеяние и утечка мод в небольших изогнутых волноводах невелики и в основном ограничены поздними этапами процесса. Однако потери на излучение в изогнутых волноводах являются неотъемлемой характеристикой и по-разному влияют на разные моды. Характеристики пропускания изогнутого волновода в основном зависят от потерь на несоответствие мод, а на стыке прямого и изогнутого волноводов происходит перекрытие мод, что приводит к резкому увеличению рассеяния мод. При прохождении световой волны в поляризованный волновод из-за наличия кривизны эффективный показатель преломления моды световой волны различен в вертикальном и параллельном направлениях, а также различно ограничение моды, что приводит к различным эффектам затухания для TE- и TM-мод.Следовательно, необходимо разработать параметры изгибаемого волновода для достижения требуемых характеристик отклонения. Среди них радиус изгиба является ключевым параметром. Потери передачи при различных радиусах изгиба и сравнение потерь между различными модами 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 зависимость поляризационных свойств (отношение TE-моды к TM-моде) от радиуса изгиба, и оказывается, что поляризационные свойства обратно пропорциональны радиусу изгиба. При определении радиуса изгиба внутрикристального поляризатора следует учитывать теоретические расчеты, результаты моделирования, технологические возможности и фактические потребности.Метод конечных разностей во временной области (FDTD) используется для моделирования поля прошедшего света поляризатора на кристалле. TE-мода может проходить через волноводную структуру с низкими потерями, в то время как TM-мода может вызывать заметное затухание моды, что позволяет получить поляризованный свет с высоким коэффициентом подавления. Увеличение числа каскадно соединенных волноводов позволяет дополнительно улучшить коэффициент подавления поляризации, и в микромасштабе можно получить коэффициент подавления поляризации лучше, чем -35 дБ. В то же время, структура волновода на кристалле проста, что облегчает изготовление недорогого устройства.2. Проверка производительности интегрированного оптического чипа.Основной чип LNOI интегрированного оптического чипа представляет собой неразрезанный образец с нанесенной на него многослойной структурой, размер которого составляет 11 мм × 3 мм. Тестирование характеристик интегрированного оптического чипа в основном включает измерение спектрального отношения, коэффициента подавления поляризации и напряжения полуволны.На основе интегрированного оптического чипа создан прототип гироскопа, и проведены испытания его характеристик. Статические характеристики гироскопа на основе интегрированного оптического чипа при нулевом смещении в условиях отсутствия вибрационной изоляции при комнатной температуре.Гироскоп, встроенный в оптический чип, имеет длительный дрейф в пусковом сегменте, который в основном вызван пусковыми характеристиками источника света и большими потерями в оптической линии связи. В ходе 90-минутного теста стабильность нулевого смещения гироскопа составила 0,17°/ч (10 с). По сравнению с гироскопом на основе традиционных дискретных устройств, показатель стабильности нулевого смещения ухудшается на порядок, что указывает на необходимость дальнейшей оптимизации интегрированного оптического чипа. Основные направления оптимизации: улучшение коэффициента подавления поляризации чипа, повышение световой мощности светоизлучающего чипа, повышение эффективности концевой связи чипа и снижение общих потерь интегрированного чипа.3. Краткое содержаниеМы предлагаем интегрированный оптический чип на основе LNOI, который позволяет реализовать интеграцию нечувствительных функций, таких как люминесценция, расщепление луча, объединение луча, отклонение, модуляция и детектирование. Стабильность нулевого смещения прототипа гиро на основе интегрированного оптического чипа составляет 0,17°/ч. По сравнению с традиционными дискретными устройствами, характеристики чипа все еще имеют определенный разрыв, который требует дальнейшей оптимизации и улучшения. Мы предварительно исследуем возможность полной интеграции функций оптического тракта, за исключением кольца, что позволяет максимизировать ценность применения интегрированного оптического чипа в гиро и удовлетворить потребности в миниатюризации и снижении стоимости волоконно-оптических гиро.GF50Одноосевой волоконно-оптический гироскоп средней точности, соответствующий военным стандартам. GF60Одноосевой волоконно-оптический гироскоп, маломощный волоконно-оптический гироскоп, инерциальный измеритель угловой скорости для навигации.