ژیروسکوپهای نوری، همچنین به عنوان ژیروسکوپ های فیبر نوری (مه) یا ژیروسکوپ لیزر حلقه (RLG) بسته به طراحی شناخته می شود ، از جمله پیشرفته ترین ابزارهای سنجش حرکت در صنایع ناوبری و هوافضا هستند. بر خلاف ژیروسکوپ های مکانیکی سنتی که به توده های چرخان متکی هستند ، ژیروسکوپ های نوری از اصل اثر SAGNAC استفاده می کنند - یک پدیده فیزیکی که در آن سفر به جهات مختلف در اطراف یک حلقه ، چرخش را بر اساس الگوهای تداخل تشخیص می دهد.
این مکانیسم مبتنی بر نور ، دقت برتر ، ثبات طولانی مدت و دوام را در مقایسه با گزینه های مکانیکی فراهم می کند و ژیروسکوپ های نوری را در سیستم های ناوبری مدرن ضروری می کند.
کاربردهای ژیروسکوپهای نوری در صنایعی که قابلیت اطمینان و دقت آن بسیار مهم است قرار دارد:
هوافضا و حمل و نقل هوایی: تثبیت پرواز هواپیما ، سیستم های اتوپیلوت ، جهت گیری فضاپیما.
ناوبری دریایی: زیردریایی ها ، وسایل نقلیه زیر آب خودمختار ، کشتی های دریایی.
دفاعی و نظامی: راهنمایی موشکی ، تثبیت مخزن و ناوبری ایمن در محیط های GPS Denied.
اتومبیل و روباتیک: رانندگی خودمختار ، تثبیت پهپاد و روبات های صنعتی که نیاز به حرکت دقیق دارند.
توانایی عملکرد آنها بدون منابع خارجی مانند GPS باعث می شود که آنها در محیط های خصمانه ، مأموریت های عمیق در دریا یا عملیات نظامی به ویژه ارزشمند باشند.
برای پاسخ به سؤال اصلی: ژیروسکوپ های نوری چگونه به چنین دقت دست می یابند؟
ژیروسکوپ های نوری به تداخل سنجی متکی هستند ، جایی که نور به دو تیر تقسیم می شود و از طریق یک سیم پیچ فیبر نوری در جهت های مخالف ارسال می شود. هنگامی که سیستم می چرخد ، طول مسیر موثر به دلیل اثر SAGNAC تغییر می کند و یک تغییر فاز قابل اندازه گیری ایجاد می کند. این اختلاف فاز مستقیماً با میزان چرخش مطابقت دارد.
ویژگی های کلیدی که باعث افزایش عملکرد آنها می شود عبارتند از:
طول و کیفیت سیم پیچ فیبر - هرچه فیبر طولانی تر و تمیز تر شود ، حساسیت بیشتری دارد.
پایداری منبع لیزر - شدت و فرکانس نور مداوم ، دقت اندازه گیری را بهبود می بخشد.
الگوریتم های پردازش سیگنال - الکترونیک پیشرفته سر و صدا را فیلتر کرده و دامنه پویا را افزایش می دهد.
جبران دما - عملکرد پایدار را در شرایط شدید تضمین می کند.
این فناوری حساسیت بالایی را بدون قطعات متحرک ارائه می دهد ، به معنای عمر خدمات طولانی تر ، حداقل نگهداری و قابلیت اطمینان استثنایی.
| پارامتر | دامنه ارزش معمولی | شرح |
|---|---|---|
| ثبات تعصب | 0.001 ° در ساعت تا 0.05 درجه در ساعت | میزان رانش را نشان می دهد. مقادیر پایین به معنای دقت بالاتر است. |
| دقت عامل مقیاس | ppm 50 pm | دقت اندازه گیری سرعت زاویه ای را تعریف می کند. |
| دامنه پویا | 400 درجه در ثانیه | حداکثر سرعت زاویه ای قابل اندازه گیری. |
| دمای عملیاتی | -40 درجه سانتیگراد تا +70 درجه سانتیگراد | مقاومت در برابر دمای گسترده برای محیط های هوافضا و دفاعی. |
| طول سیم پیچ فیبر | 300 متر - 5 کیلومتر | به طور مستقیم با حساسیت مرتبط است. کویل های طولانی تر وضوح بالاتری دارند. |
| MTBF (میانگین زمان بین خرابی) | > 100000 ساعت | منعکس کننده عمر و قابلیت اطمینان طولانی است. |
این مشخصات نشان می دهد که چرا ژیروسکوپ های نوری به عنوان یک در نظر گرفته می شونداستاندارد طلا برای ناوبری سطح بالادر سراسر صنایع.
ژیروسکوپ های نوری در محیط هایی حاکم هستند که ژیروسکوپ های مکانیکی یا سنسورهای MEMS ممکن است کوتاه بیایند.
بدون قطعات متحرک - سایش مکانیکی را از بین می برد و نیازهای نگهداری را کاهش می دهد.
حساسیت بالا-قادر به تشخیص میکرو درجه چرخش در ساعت.
مصونیت از میدان های مغناطیسی - برخلاف برخی از ژیروسکوپ ها ، ژیروسکوپ های نوری تحت تأثیر تداخل مغناطیسی قرار نمی گیرند.
ثبات طولانی مدت-برای مأموریت هایی که ماهها یا سالها به طول انجامید ، مانند مدار ماهواره ای بسیار مهم است.
دوام در محیط های سخت - در لرزش زیاد ، افراط دما یا تحت قرار گرفتن در معرض تابش قابل اعتماد است.
ژیروسکوپ های مکانیکی: مستعد ضررهای اصطکاک و سایش. نیاز به ارزیابی مجدد دارد.
MEMS ژیروسکوپ ها: سبک و کم هزینه اما فاقد دقت مورد نیاز برای هوافضا یا برنامه های درجه دفاعی است.
ژیروسکوپ های نوری: دقت برتر ، عمر طولانی و مقاومت در برابر اختلالات خارجی.
این تعادل قابلیت اطمینان و عملکرد توضیح می دهد که چرا ژیروسکوپ های نوری برای سیستم های ناوبری غیرنظامی و دفاعی مهم هستند.
اکتشاف فضایی - ماهواره ها و فضاپیما برای حفظ جهت گیری فراتر از رسیدن GPS به ژیروسکوپ های نوری متکی هستند.
وسایل نقلیه خودمختار-خودروهای خودران برای تکمیل GPS و LIDAR نیاز به سنجش دقیق حرکت دارند.
امنیت دریایی-زیردریایی ها و کشتی های دریایی بسته به ژیروسکوپ های نوری برای مسافرت ایمن ، در مناطق GPS Denied فعالیت می کنند.
سیستم های نظامی-از موشک های هدایت شده گرفته تا وسایل نقلیه زرهی ، ناوبری پایدار ماموریت مهم است.
Q1: چه چیزی باعث می شود ژیروسکوپ های نوری از ژیروسکوپ های سنتی قابل اطمینان تر باشند؟
A1: بر خلاف ژیروسکوپ های مکانیکی ، ژیروسکوپ های نوری هیچ قسمت متحرک ندارند. این امر سایش و پارگی را از بین می برد و از حداقل نگهداری و دقت طولانی مدت اطمینان می دهد. آنها همچنین نسبت به اختلالات محیطی حساسیت کمتری دارند و آنها را برای استفاده از هوافضا ، نظامی و صنعتی مناسب می کنند.
Q2: ژیروسکوپ های نوری در محیط های بدون GPS چگونه عمل می کنند؟
A2: ژیروسکوپ های نوری در مناطق با GPS مانند شرایط جنگ در اعماق دریا ، زیرزمینی یا شرایط جنگ الکترونیکی برتری دارند. استقلال آنها از سیگنال های خارجی ، ناوبری بدون وقفه را تضمین می کند ، به همین دلیل آنها اغلب در زیردریایی ها ، فضاپیما و وسایل نقلیه دفاعی ادغام می شوند.
با حرکت صنایع به سمت سیستم های خودمختار ، مأموریت های بلند مدت فضایی و فن آوری های دفاعی پیشرفته ، ژیروسکوپ های نوری در هسته نوآوری در ناوبری و موقعیت یابی قرار دارند. دقت بی نظیر ، زندگی عملیاتی طولانی و مقاومت آنها باعث می شود آنها برای مأموریت های با ارزش بالا ضروری باشند.
هنگام انتخاب یک ارائه دهنده ژیروسکوپ نوری ، کار با شریکی بسیار مهم است که هم تعالی فنی و هم قابلیت اطمینان طولانی مدت را در اولویت قرار می دهد.جویتنهادر خط مقدم این فناوری قرار دارد و محصولات متناسب با هوافضا ، دفاع و کاربردهای صنعتی را در سراسر جهان ارائه می دهد.
برای راه حل های سفارشی و مشاوره دقیق ،با ما تماس بگیریدامروز و بررسی کنید که چگونه ژیروسکوپ های نوری Jioptik می توانند سیستم های ناوبری نسل بعدی شما را تقویت کنند.
برای اطلاعات بیشتر در مورد محصولات ما، لطفا با Jioptik تماس بگیرید.
