جیروسکوپ فیبر نوری (FOG) چیست؟ چگونه کار می کند؟

جیروسکوپ فیبر نوری (FOG) یک سنسور بی وقفه حالت جامد پیشرفته است که به طور کامل ساختارهای روتور مکانیکی سنتی و معماری های جیروسکوپ لرزش MEMS معمولی را رها می کند.به طور مستقل توسط تیم فنی ما طراحی و بهینه سازی شده است، این دستگاه بی وقفه نوری با دقت هسته ای از فناوری حسگر انتقال فیبر نوری خالص برای ضبط و اندازه گیری دقیق سرعت زاویه ای حامل های در حال حرکت استفاده می کند ،ارائه عملکرد بی نظیر برای سناریوهای ناوبری بی وقفه با قابلیت اطمینان بالا.

متفاوت از جریان اصلی MEMS ژایروسکوپ و ژایروسکوپ مکانیکی در بازار، ویژگی های خود توسعه FOG ماصفر قطعات متحرک مکانیکی، حرکت طولانی مدت بسیار کم، شروع سرد فوری و ثبات محیطی شدیداین به طور موثر شکاف دقت سنسورهای بی وقفه درجه تجاری را پر می کند و الزامات فنی سختگیرانه هوافضا، اکتشافات دریای عمیق، ناوبری دریایی،و اندازه گیری صنعتی با دقت بالا که دستگاه های بی وقفه معمولی نمی توانند پشتیبانی کنند.

FOG ما دارای طیف گسترده ای از اندازه گیری های پویا با انعطاف پذیری قابل توجهی است.می تواند به دقت چرخش بسیار آهسته معادل چرخش زمین را ضبط کند و به سرعت به چرخش پویا هواپیما پاسخ دهد، وسایل نقلیه بدون سرنشین و تجهیزات دریایی پشتیبانی از تاخیر صفر راه اندازی بدون زمان گرم شدن مورد نیاز ، دوربینی های فیبر نوری ما تولید پایدار بلافاصله پس از روشن شدن ،که برای پاسخ سریع ضروری است.، سناریوهای ماموریت با دقت بالا.

بر اساس طراحی ساختاری و موقعیت کاربرد، سری FOG ما به زیر تقسیم می شوند:یک محوروسه محورپیکربندی ها: FOG تک محوری یک ساختار فشرده سبک وزن با هزینه کم و روش های کالیبراسیون ساده را اتخاذ می کند،کاملا با هم تطبیق دارند، سیستم های ثبات جهت یک طرفه و سیستم های ناوبری پایه برای تجهیزات صنعتی متوسط و بدون سرنشینFOG سه محور طراحی حسگر اپتیکال تمام بعد را ادغام می کند، ردیابی کامل نگرش سه بعدی و دقت ناوبری فوق العاده بالا را تحقق می بخشد.خدمات به تجهیزات ناوبری سطح بالا مانند هواپیماهای سرنشین، UUV های طولانی مدت، کشتی های دریایی و سیستم های تشخیصی در اعماق دریا. با عملکرد جامع برتر،محصولات FOG ما به طور گسترده ای در زمینه های اندازه گیری و ناوبری بی وقفه با دقت بالا در سراسر جهان استفاده می شود.

تمام ژايروسکوپ هاي فيبر نوري ما بر اساس روش کلاسيکي کار مي کننداثر ساگناک، اصل اساسی فیزیک سنجش بی وقفه نوری، اطمینان از اندازه گیری بدون تماس، ثبات بالا و چرخش سرکوب شده بدون تداخل مکانیکی.

مکانیسم کار را می توان به طور بصری با یک تشبیه فیزیکی استاندارد نشان داد: دو پرتو نور به عنوان "درخشندگان با سرعت بالا" دقیق عمل می کنند.و کویل فیبر نوری با دقت بالا به صورت یک مسیر حمل نوری دایره ای بسته عمل می کند.وقتی جیروسکوپ در حالت ایستاتیک است،دو پرتو نور یکسان با همبستگی پایین که توسط منبع نور پایدار داخلی منتشر می شوند، تقسیم می شوند و در جهت ساعت و در جهت مخالف ساعت در امتداد حلقه فیبر پخش می شوند.، همزمان با تفاوت فاز صفر باز می گردد.

هنگامی که حامل چرخش می کند، مسیر انتقال نوری موثر دو پرتو نور معکوس به طور همزمان تغییر می کند.یک پرتو مسیر نوری طولانی را طی می کند در حالی که دیگری مسیر کوتاه را طی می کند، ایجاد یک تفاوت زمان کوچک اما قابل تشخیص و تغییر فاز. به شدت متناسب با سرعت زاویه ای در زمان واقعی حامل، این تفاوت فاز ضبط، تجزیه و تحلیل،و توسط سیستم الگوریتم دمودولاسیون سیگنال خود توسعه یافته ما محاسبه می شود.

ارزش تأکید دارد که تغییر فاز Sagnac تولید شده توسط FOG ما صرفاً از تغییر مسیر نوری موثر تحت حرکت چرخش ناشی می شود، نه تغییر سرعت نور.این مزیت اصلی فیزیکی، اشتباهات اساسی اندازه گیری را از بین می برد.، که سری FOG ما را با ثبات اندازه گیری بلند مدت بسیار بالا و تکرار پذیری، بسیار فراتر از محدوده دقت سنسورهای جبران گرایی معمولی، مجهز می کند.

FOG ما یک سیستم اپتوالکترونیک کاملاً یکپارچه است که متشکل از پنج قطعه اصلی است که در داخل شرکت توسعه یافته و کالیبراسیون شده است.هر طراحی ساختاری و فرآیند تکنولوژیکی به طور مستقل توسط تیم تحقیق و توسعه ما برای تحقق هماهنگی دقیق از انتقال سیگنال نوری به خروجی سیگنال الکتریکی بهینه سازی می شود، تبدیل تغییرات کوچک فاز نوری به داده های سرعت زاویه ای با دقت بالا و ثبات بالا.

• منبع روشنایی حرفه ای پایدارمجهز به منابع نوری کم انسجام SLD / ASE که به طور مستقل در خانه غربالگری و کالیبراسیون می شوند و خروجی نوری بسیار پایدار و کم سر و صدا را ارائه می دهند.اين مانع مزاحميت هاي نوري از منبع مي شه، اطمینان از دقت اندازه گیری مداوم در دراز مدت و عملکرد ضد کاهش برای ماموریت های ناوبری طولانی مدت.
• پیوندهای نوری با دقت بالا و موج راهنمای Yاستفاده از کوپلر 2 * 2 نوع X خود کالیبراسیون شده و قطعات موج Y با ثبات بالا، به دست آوردن تقسیم نور برابر و ترکیب نور کارآمد.این یکپارچه کنترل قطب بندی دقیق و عملکرد مدولاسیون خطی فاز، فراهم کردن یک پایه نوری قابل اعتماد برای تشخیص حساسیت بالا اثر Sagnac.
• کپسول فیبر زخم با درجه بالا (واحد سنجش هسته ای)قطعات اصلی حسگر از فیبر نوری با ضایعات بسیار کم استفاده می کنند که با تکنولوژی پیچ و تاب چند لایه ای که به طور مستقل توسط تیم ما بهینه شده است، ساخته شده است.طول فیبر معقول و چرخش کویل تفاوت های فاز Sagnac ظریف را به طور قابل توجهی تقویت می کند،به طور قابل توجهی بهبود حسگر رزولوشن و حساسیت تشخیص. فرآیند منحنی منحصر به فرد ما و طراحی ساختاری ثابت به طور موثر مقاومت در برابر لرزش های خارجی و تغییر دما،جلوگیری از کاهش عملکرد سنجش.
• فتو دتکتور حساسیت بالااجزای حسگر فوتو الکتریکی سفارشی، تغییرات کوچک شدت نور را ضبط می کنند.تبدیل تفاوت های فاز نوری ظریف به سیگنال های اصلی الکتریکی ضعیف با نسبت سیگنال به نویز فوق العاده بالا، ارائه داده های خام خالص و موثر برای حل الگوریتم بعدی.
• سیستم مدار پردازش سیگنال خود توسعه یافتهمدارهای انحصاری ما برای دمودولاسیون سازگاری، فیلتر کردن سر و صدا و جبران دما، تقویت، کالیبراسیون و جبران خطا سیگنال های الکتریکی اصلی را تحقق می بخشند.آن را از بین می برد تداخل سر و صدا محیط زیست در زمان واقعی و در نهایت خروجی پایدار، با دقت بالا و داده های سرعت زاویه ای و حالت موجود.

در مقایسه با ژایروسکوپ های مکانیکی سنتی و ژایروسکوپ های تجاری MEMS، سری FOG مستقل توسعه یافته ما دارای نقاط قوت اصلی غیر قابل جایگزینی در زمینه های ناوبری بی وقفه پیشرفته است:

1. حالت جامد کامل و هیچ فرسایش: بدون قطعات چرخنده مکانیکی یا ساختارهای ارتعاش، هیچ گونه فرسایش مکانیکی و خستگی از دست نمی دهد، عمر خدمات را به شدت افزایش می دهد و هزینه های پس از نگهداری را کاهش می دهد.
2. حرکت بلند مدت بسیار کم: با کالیبراسیون دامنه دمای کامل و الگوریتم های جبران خطا خود سازگاری، در طول کار مداوم طولانی مدت حرکت بسیار پایین را حفظ می کند.حل مشکل اصلی خطاهای تجمعی سنسورهای انرشیال معمولی.
3. شروع فوری و پاسخ سریع: بدون نیاز به گرم کردن قبلی، دستیابی به خروجی ناوبری در زمان واقعی پس از روشن شدن، کاملاً با سناریوهای ماموریت پاسخ سریع سازگار است.
4. سازگاری شدید با محیط زیست: مقاومت عالی در برابر ارتعاش، مقاومت در برابر شوک و ثبات در دمای بالا، پشتیبانی از عملکرد پایدار طولانی مدت در محیط های خشن مانند ارتفاع بالا، دریا عمیق، رطوبت بالا،و ارتعاش قوی.

محدود شده توسط دستگاه های نوری با دقت بالا و فرایندهای فیبر کویل فوق العاده طولانی، FOG ما دارای دقت و قابلیت اطمینان بالاتر است اما حجم نسبتا بزرگتر، هزینه تولید بالاتر،و مصرف انرژی کمی بالاتر در مقایسه با سنسورهای کوچک مصرف کننده درجه MEMSبنابراین، آن را به دستگاه های غیرنظامی بسیار کوچک، بسیار کم قدرت قابل حمل، تشکیل یک موقعیت گذاری محصول متمایز با سنسورهای بی وقفه MEMS قابل استفاده نیست.

در بازار جهانی ناوبری جاودان،سری FOG و SI-MIMU MEMS ما یک ماتریس محصول کامل با موقعیت های متمایز و عملکرد مکمل را تشکیل می دهند. ما خود توسعه SI-MIMU MEMS IMU تمرکز بر روی کوچک سازی، هزینه کم، و سناریوهای انبوه غیرنظامی مانند UAV تجاری، روبات های صنعتی، و خودروهای خودران کم سرعت. در مقابل،گايروسکوپ هاي فيبر نوري ما به سناريوهاي با دقت بالا هدف قرار ميگيرن، شامل تجهیزات هوافضا، کشتی های دریایی، سیستم های تشخیص دریای عمیق و سیستم های ناوبری بی وقفه با دقت بالا و نقشه برداری.

به عنوان یک سنسور بی وقفه ی پیشرفته که به طور مستقل توسط تیم ما توسعه داده شده، سری FOG ما انحصار فنی خارج از کشور را شکست،قابل کنترل کامل و مستقل در داخل کشور از فناوری بی وقفه نوری هسته ای است، و راه حل های قابل اعتماد، دقیق و مقرون به صرفه برای تجهیزات هوشمند جهانی و صنایع هوافضا دریایی را فراهم می کند.