¿Qué es un giroscopio de fibra óptica (FOG)? ¿Cómo funciona? | STABLE INERTIAL SYSTEMS LTD.

El giroscopio de fibra óptica (FOG) es un sensor inercial de estado sólido de gama alta que abandona por completo las estructuras de rotores mecánicos tradicionales y las arquitecturas giroscópicas MEMS vibratorias convencionales.Diseñado y optimizado por nuestro equipo técnico, este dispositivo de inercia óptica de precisión central adopta tecnología de detección de transmisión de fibra óptica pura para capturar y medir con precisión la velocidad angular de los portadores en movimiento,ofrecer un rendimiento sin precedentes para escenarios de navegación inercial de alta fiabilidad.

A diferencia de los giroscopios MEMS convencionales y giroscopios mecánicos en el mercado, nuestras características de FOG auto-desarrolladocero piezas móviles mecánicas, ultra baja deriva a largo plazo, arranque en frío instantáneo y extrema estabilidad ambientalRellena eficazmente el vacío de precisión de los sensores inerciales de grado comercial y cumple con los estrictos requisitos técnicos de la aeroespacial, la exploración de aguas profundas, la navegación marítima,y mediciones industriales de alta precisión que los dispositivos inerciales ordinarios no pueden soportar.

Nuestro FOG cuenta con un rango de medición dinámica muy amplio con una flexibilidad de detección excepcional.Puede capturar con precisión la rotación ultra lenta equivalente a la rotación de la Tierra y responder rápidamente a la rotación dinámica de alta velocidad de los aviones.Nuestros giroscopios de fibra óptica ofrecen una salida estable al instante después de encendido.que es crítico para una respuesta rápida, escenarios de misiones de alta precisión.

Basado en el diseño estructural y el posicionamiento de la aplicación, nuestras series FOG se dividen ende un solo ejeyde tres ejesconfiguraciones: el FOG monoeje adopta una estructura compacta y ligera con un bajo coste y procedimientos de calibración sencillos,sistemas de estabilización de posición en dirección única y sistemas básicos de navegación para equipos industriales y no tripulados de gama media.El FOG de tres ejes integra un diseño de detección óptica de dimensiones completas, realizando un seguimiento de actitud 3D completo y una precisión de navegación muy alta.que sirve para equipos de navegación de alta gama en posición completa, como las aeronaves tripuladas, UUV de larga duración, buques de alta mar y plataformas de detección de aguas profundas.Nuestros productos FOG se utilizan ampliamente en los campos de medición y navegación inercial de alta precisión a nivel mundial.

Todos nuestros giroscopios de fibra óptica funcionan basados en el clásicoEfecto Sagnac, el principio físico fundamental de la detección de inercia óptica, que garantiza una medición de rotación sin contacto, de alta estabilidad y suprimida por la deriva sin interferencias mecánicas.

El mecanismo de trabajo se puede ilustrar intuitivamente con una analogía física estandarizada: dos haces de luz actúan como "corredores de alta velocidad" precisos,y la bobina de fibra óptica de alta precisión bien enrollada sirve como una vía de transmisión óptica circular cerradaCuando el giroscopio está en estado estático,dos haces de luz idénticos de baja coherencia emitidos por la fuente de luz estable interna se dividen y se propagan en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario a las agujas del reloj a lo largo del bucle de fibra, respectivamente., regresando simultáneamente con diferencia de fase cero.

Una vez que el portador gira, la trayectoria de transmisión óptica efectiva de los dos haces de luz de propagación inversa cambia sincrónicamente.Un haz recorre una trayectoria óptica extendida mientras que el otro recorre una trayectoria acortada, generando una pequeña pero detectable diferencia de tiempo y un cambio de fase estrictamente proporcional a la velocidad angular en tiempo real del portador, esta diferencia de fase se captura, analiza,y calculado por nuestro propio sistema de algoritmo de demodulación de señal desarrollado.

Vale la pena subrayar que el cambio de fase de Sagnac generado por nuestro FOG proviene puramente del cambio de la trayectoria óptica efectiva bajo movimiento de rotación, en lugar de la variación de la velocidad de la luz.Esta ventaja física básica elimina los errores fundamentales de medición, dotando a nuestra serie FOG de una estabilidad de medición a largo plazo y una repetibilidad muy altas, superando con creces el límite de precisión de los sensores inerciales convencionales.

Nuestro FOG es un sistema optoelectrónico altamente integrado compuesto por cinco componentes centrales desarrollados y calibrados internamente.Cada diseño estructural y proceso tecnológico es optimizado de forma independiente por nuestro equipo de I + D para lograr una coordinación precisa desde la transmisión de señal óptica hasta la salida de señal eléctrica, convirtiendo pequeños cambios ópticos de fase en datos de velocidad angular de alta precisión y alta estabilidad.

• Fuente de luz profesional estableEquipado con fuentes de luz de baja coherencia SLD/ASE personalizadas, seleccionadas y calibradas de forma independiente en la casa, ofreciendo una salida óptica ultraestable y de bajo ruido.Suprimir las interferencias ópticas de la fuente, garantizando una precisión de medición constante a largo plazo y un rendimiento antiatenuación para misiones de navegación de larga duración.
• Acoplador óptico de alta precisión y guía de ondas de unión en YAdoptar un acoplador de tipo X 2*2 autocalibrado y componentes de guía de ondas Y de alta estabilidad, logrando una división de luz de haz igual y una combinación de luz eficiente.Integra el control de polarización preciso y las funciones de modulación de fase lineal, proporcionando una base óptica fiable para la detección del efecto Sagnac de alta sensibilidad.
• Cable de fibra de herida de alta calidad (unidad de detección de núcleo)El componente de detección central adopta fibra óptica especial de ultrabaja pérdida con tecnología de enrollamiento denso de múltiples capas optimizada de forma independiente por nuestro equipo.La longitud razonable de la fibra y los giros de la bobina amplifican significativamente las diferencias de fase Sagnac sutilesNuestro exclusivo proceso de enrollamiento y diseño estructural fijo resisten eficazmente las vibraciones externas y la deformación de la temperatura.evitar la atenuación del rendimiento de detección.
• Fotodetector de alta sensibilidadComponentes de detección fotoeléctrica personalizados captan pequeños cambios de intensidad de la luz de interferencia,conversión de diferencias de fase ópticas sutiles en señales originales eléctricas débiles con una relación señal-ruido ultra alta, proporcionando datos sin procesar puros y eficaces para la posterior resolución de algoritmos.
• Sistema de circuito de procesamiento de señales desarrollado por sí mismoNuestros exclusivos circuitos de desmodulación adaptativa, filtrado de ruido y compensación de temperatura realizan la amplificación, calibración y compensación de errores de las señales eléctricas originales.Elimina las interferencias de ruido ambiental en tiempo real y finalmente da resultados estables, de alta precisión, y datos disponibles de velocidad angular y posición.

En comparación con los giroscopios mecánicos tradicionales y los giroscopios comerciales MEMS, nuestra serie FOG desarrollada de forma independiente tiene fortalezas esenciales insustituibles en campos de navegación inercial de gama alta:

1. En estado sólido completo y sin desgaste: sin piezas mecánicas giratorias o estructuras de vibración, cero desgaste mecánico y pérdida de fatiga, prolongando en gran medida la vida útil y reduciendo los costos de mantenimiento posterior.
2. Drift a largo plazo muy bajo: con calibración de rango de temperatura completo y algoritmos de compensación de errores autoadaptables, mantiene una deriva extremadamente baja durante un funcionamiento continuo de larga duración,Resolver el punto de dolor central de los errores acumulados de los sensores de inercia convencionales.
3. Inicio instantáneo y respuesta rápida: No se requiere precalentamiento, logrando salida de navegación en tiempo real después de encendido, adaptándose completamente a escenarios de misión de respuesta rápida.
4. Extrema adaptabilidad al medio ambiente: Excelente resistencia a las vibraciones, resistencia a los golpes y estabilidad a altas temperaturas, lo que permite un funcionamiento estable a largo plazo en ambientes adversos como gran altitud, mar profundo, alta humedad,y una fuerte vibración.

Restringido por dispositivos ópticos de alta precisión y procesos de bobina de fibra ultra larga, nuestro FOG presenta una mayor precisión y fiabilidad pero tiene un volumen relativamente mayor, un mayor costo de fabricación,y un consumo de energía ligeramente más alto en comparación con los sensores MEMS en miniatura de consumoPor lo tanto, no es aplicable a los dispositivos civiles portátiles de potencia ultra-baja y ultra-miniatura, que forman un posicionamiento de producto diferenciado con sensores inerciales MEMS.

En el mercado global de navegación inercial,Nuestras series FOG y SI-MIMU MEMS forman una matriz completa de productos con posicionamiento diferenciado y rendimiento complementarioNuestras UMI SI-MIMU MEMS auto-desarrolladas se centran en miniaturización, bajo costo y escenarios civiles masivos como UAV comerciales, robots industriales y vehículos autónomos de baja velocidad.Nuestros giroscopios de fibra óptica apuntan a escenarios de alta precisión, que abarca el equipo aeroespacial, los buques marinos, los sistemas de detección en aguas profundas y los sistemas de navegación inercial de topografía y cartografía de alta precisión.

Como un sensor inercial de gama alta desarrollado independientemente por nuestro equipo, nuestra serie FOG rompe el monopolio técnico en el extranjero,Realiza la plena capacidad de control independiente nacional de la tecnología de inercia óptica central, y proporciona soluciones de navegación inercial fiables, de alta precisión y rentables para equipos inteligentes de gama alta y industrias aeroespaciales marinas.