Что такое волоконно-оптический гироскоп (ВОГ)? Как он работает? | STABLE INERTIAL SYSTEMS LTD.

Волоконно-оптический гироскоп (FOG) - это высококачественный инерционный датчик твердого состояния, который полностью отказывается от традиционных механических роторных структур и традиционных вибрирующих гироархитектур MEMS.Независимо разработан и оптимизирован нашей технической командой, это оптичное инерциальное устройство с высокой точностью использует технологию обнаружения передачи оптических волокон для точного улавливания и измерения угловой скорости движущихся носителей,обеспечение непревзойденной производительности для высоконадежных сценариев инерциальной навигации;.

В отличие от основных гироскопов MEMS и механических гироскопов на рынке, наши собственно разработанные функции FOGнулевые механические движущиеся части, сверхнизкий длительный дрейф, мгновенный холодный старт и чрезвычайная экологическая стабильностьОн эффективно заполняет разрыв в точности инерциальных датчиков коммерческого класса и отвечает строгим техническим требованиям аэрокосмической, глубоководного исследования, морской навигации,и высокоточные промышленные измерения, которые обычные инерционные устройства не могут поддерживать.

Наш FOG может похвастаться сверхшироким диапазоном динамических измерений с исключительной гибкостью обнаружения.Он может точно улавливать ультрамедленное вращение, эквивалентное вращению Земли, и быстро реагировать на высокоскоростное динамическое вращение самолетов.Поддерживая нулевую задержку запуска без необходимости времени нагрева, наши волоконно-оптические гироскопы обеспечивают стабильную производительность мгновенно после включения,что имеет решающее значение для быстрого реагирования, высокоточные сценарии миссий.

Основываясь на конструктивном дизайне и позиционировании приложения, наши серии FOG разделены наодноосеваяитрехосевойКонфигурации: одноосевой FOG имеет компактную легкую конструкцию с низкой стоимостью и простыми процедурами калибровки,идеально совместимые однонаправленные системы стабилизации положения и базовые навигационные системы для среднего класса промышленного и беспилотного оборудованияТрёхосный FOG интегрирует полномерный оптический сенсорный дизайн, обеспечивающий полное 3D отслеживание отношения и сверхвысокую точность навигации.обслуживающие высококачественное навигационное оборудование полного положения, такое как пилотируемые воздушные суда, длительных беспилотных летательных аппаратов, морских судов и глубоководных платформ обнаружения.наши продукты FOG широко используются в глобальных высокоточных инерциальных измерениях и навигационных областях.

Все наши волоконно-оптические гироскопы работают на основе классическогоЭффект Сагнака, основной физический принцип оптического инерциального зондирования, обеспечивающий бесконтактное, высокостабильное и подавляемое дрейфом измерение вращения без механических помех.

Механизм работы может быть интуитивно проиллюстрирован с помощью стандартизированной физической аналогии: два световых луча действуют как точные "высокоскоростные бегуны",и плотно закрученная высокоточная катушка из оптических волокон служит закрытым круговым оптическим каналом передачиКогда гироскоп в статическом состоянии,два одинаковых световых луча низкой когерентности, излучаемых внутренним стабильным источником света, разделяются и распространяются в сторону часового стрелка и против часового стрелка вдоль волоконной петли соответственно., возвращаясь одновременно с нулевой фазовой разницей.

После того, как носитель вращается, эффективный путь оптической передачи двух световых лучей обратного распространения меняется синхронно.Один луч проходит по расширенному оптическому пути, а другой - по сокращенному, генерируя крошечную, но обнаруживаемую разницу во времени и сдвиг фазы.и рассчитывается нашей самостоятельно разработанной сигнальной демодуляции алгоритм системы.

Стоит подчеркнуть, что фазовый сдвиг Sagnac, генерируемый нашим FOG, возникает исключительно от изменения эффективного оптического пути при вращающемся движении, а не от изменения скорости света.Это основное физическое преимущество устраняет фундаментальные ошибки измерений, наделяя нашу серию FOG сверхвысокой долгосрочной стабильностью измерений и повторяемостью, значительно превышающей предельную точность обычных инерциальных датчиков.

Наш FOG - это высокоинтегрированная оптоэлектронная система, состоящая из пяти основных внутренне разработанных и калиброванных компонентов.Каждый конструктивный проект и технологический процесс независимо оптимизированы нашей командой исследований и разработок для достижения точной координации от оптической передачи сигнала до выхода электрического сигнала, преобразуя крошечные оптические фазовые изменения в высокоточные, высокостабильные данные о угловой скорости.

• Профессиональный стабильный источник светаОснащенные индивидуальными источниками света SLD/ASE с низкой когерентностью, независимо от них просматриваемыми и калибровываемыми внутри компании, обеспечивающими сверхстабильную и низкошумную оптическую производительность.Он подавляет оптические помехи от источника, обеспечивая долгосрочную постоянную точность измерений и эффективность противодействия ослаблению для длительных навигационных миссий.
• Высокоточный оптический соединитель и волновода Y-соединенияИспользование самокалибрируемого 2*2 X-типа сцепления и высокостабильных компонентов Y-волновода, обеспечивающих равенство лучей света и эффективное сочетание света.Он включает в себя точный контроль поляризации и линейные функции модуляции фаз., обеспечивая надежную оптическую основу для высокочувствительного обнаружения эффекта Сагнак.
• Высококачественная катушка из ранистых волокон (ядерный детектор)Основной компонент датчика использует сверхнизкопотеря специальные оптические волокна с многослойной плотной технологии обмотки независимо оптимизированной нашей командой.Разумная длина волокна и повороты катушки значительно усиливают тонкие различия фаз СагнакаНаш эксклюзивный процесс намотки и фиксированная конструкция эффективно сопротивляются внешним вибрациям и температурным деформациям,предотвращение ослабления производительности датчиков.
• Фотодетектор высокой чувствительностиСпециализированные фотоэлектрические сенсорные компоненты улавливают крошечные изменения интенсивности интерференционного света.преобразование тонких оптических фазовых различий в слабые электрические исходные сигналы с сверхвысоким соотношением сигнала к шуму, обеспечивая чистые и эффективные сырые данные для последующего решения алгоритма.
• Саморазработанная схема обработки сигналаНаши эксклюзивные схемы адаптивной демодуляции, фильтрации шума и компенсации температуры обеспечивают усиление, калибровку и компенсацию ошибок оригинальных электрических сигналов.Он устраняет помехи окружающего шума в режиме реального времени и, наконец, выводит стабильные, высокой точности и доступных данных о угловой скорости и положении.

По сравнению с традиционными механическими гироскопами и коммерческими гироскопами MEMS, наша самостоятельно разработанная серия FOG имеет незаменимые основные преимущества в высокопроизводительных инерционных навигационных полях:

1. Полное твердое состояние и нулевое износ: отсутствие механических вращающихся деталей или вибрационных конструкций, нулевое механическое износ и потеря усталости, значительно продлевая срок службы и снижая расходы на последующее обслуживание.
2. Ультранизкий долгосрочный дрейф: с полной температурной калибровкой и самоадаптивными алгоритмами компенсации ошибок, он поддерживает чрезвычайно низкий дрейф во время длительной непрерывной работы,решение проблемы накопительных ошибок обычных инерциальных датчиков.
3. Мгновенное начало и быстрая реакция: не требуется предварительное нагревание, достижение выхода навигации в режиме реального времени после включения, полностью адаптируется к сценариям миссии быстрого реагирования.
4. Экстремальная адаптация к окружающей среде: Отличная вибрационная стойкость, устойчивость к ударам и стабильность при широких температурах, обеспечивающая долгосрочную стабильную работу в суровых условиях, таких как высота, глубокое море, высокая влажность,и сильные вибрации.

Ограниченные высокоточными оптическими устройствами и ультрадлинными волоконными катушками, наши FOG обладают более высокой точностью и надежностью, но имеют относительно больший объем, более высокую стоимость производства,и немного более высокое потребление энергии по сравнению с миниатюрными потребительскими датчиками MEMSПоэтому он не применим к ультра-миниатюрным, ультра-низкомощным портативным гражданским устройствам, образующим дифференцированное позиционирование продукта с инерционными датчиками MEMS.

На мировом рынке инерциальной навигации,наши серии FOG и SI-MIMU MEMS формируют полную матрицу продуктов с дифференцированным позиционированием и дополнительными характеристикамиНаши самостоятельно разработанные SI-MIMU MEMS IMU сосредоточены на миниатюризации, низкой стоимости и массовых гражданских сценариях, таких как коммерческие БПЛА, промышленные роботы и малоскоростные автономные транспортные средства.Наши гироскопы с оптическими волокнами нацелены на высококачественные сценарии., охватывающие аэрокосмическое оборудование, морские суда, системы обнаружения глубоководных объектов, а также высокоточные системы географической и картографической инерциальной навигации.

Как основной высококачественный инерционный датчик, разработанный нашей командой, наша серия FOG нарушает зарубежную техническую монополию,реализует полную внутреннюю независимую управляемость базовой оптической инерциальной технологии, и предоставляет надежные, высокоточные и экономически эффективные инерциальные навигационные решения для глобального высокопроизводительного интеллектуального оборудования и морской аэрокосмической промышленности.