giroscópio de fibra óptica

Descubra como os giroscópios de fibra óptica (FOGs) funcionam usando o efeito Sagnac, suas principais características e aplicações nas áreas aeroespacial, de veículos autônomos e muito mais. Saiba por que os FOGs estão revolucionando a tecnologia de navegação.Os giroscópios de fibra óptica (FOGs) tornaram-se componentes vitais em uma ampla gama de indústrias, da aeroespacial à automotiva e até mesmo na eletrônica de consumo. Esses dispositivos são usados ​​para medir a velocidade angular, fornecendo dados críticos para sistemas de navegação e controle. Mas como eles funcionam? Neste artigo, vamos explorar o funcionamento interno dos giroscópios de fibra óptica e sua importância.O que é um giroscópio de fibra óptica?Um giroscópio de fibra óptica é um tipo de giroscópio que utiliza a interferência da luz que se propaga através de fibras ópticas para detectar movimentos rotacionais. Ao contrário dos giroscópios mecânicos tradicionais, que dependem da rotação de uma massa, os giroscópios de fibra óptica utilizam a luz como meio para medir as variações rotacionais, oferecendo maior precisão e confiabilidade. Esses giroscópios são compactos, duráveis ​​e ideais para aplicações de alta precisão.Princípio de funcionamento de um giroscópio de fibra ópticaNo coração de um giroscópio de fibra óptica está um conceito chamado efeito Sagnac, que é fundamental para entender como esses dispositivos funcionam. Aqui está uma explicação passo a passo:1.Divisão da luz: Um feixe de laser é dividido em dois feixes separados que viajam em direções opostas ao redor de uma bobina de fibra óptica. A fibra óptica é normalmente enrolada em uma bobina para aumentar a distância percorrida pela luz, aumentando assim a sensibilidade.2.Rotação e Desfasagem: Quando o giroscópio gira, um dos feixes de luz viaja ligeiramente mais rápido na direção da rotação, enquanto o outro feixe viaja mais lentamente na direção oposta. Isso causa uma defasagem entre os dois feixes de luz. O feixe que se move mais rápido é atrasado, e o feixe que se move mais lentamente é acelerado.3.Interferência: Após os feixes de luz percorrerem a bobina e retornarem ao detector, a defasagem resulta em interferência entre os dois feixes. O grau dessa interferência é proporcional à velocidade de rotação do giroscópio.4.Medição: O padrão de interferência é detectado por um fotodetector, que o converte em um sinal elétrico. Esse sinal é então processado para determinar a velocidade angular ou a taxa de rotação do giroscópio. Quanto maior a defasagem, mais rápida a rotação.Principais características dos giroscópios de fibra óptica1. Precisão e Sensibilidade: Os giroscópios de fibra óptica são altamente sensíveis, capazes de medir variações mínimas na velocidade angular com grande precisão. Isso os torna ideais para aplicações que exigem navegação e controle de alta precisão.2. Sem partes móveis: Ao contrário dos giroscópios mecânicos, que dependem de componentes móveis, os giroscópios de fibra óptica não possuem partes móveis. Isso aumenta sua confiabilidade e reduz o potencial de desgaste ao longo do tempo.3. Alta durabilidade: A ausência de peças mecânicas torna os giroscópios de fibra óptica altamente duráveis ​​e resistentes a choques e vibrações, o que os torna ideais para uso em ambientes exigentes, como aplicações aeroespaciais e militares.4. Design compacto: Os giroscópios de fibra óptica são geralmente menores e mais leves do que os giroscópios tradicionais, tornando-os adequados para uso em aplicações onde tamanho e peso são fatores críticos.Aplicações dos giroscópios de fibra ópticaA versatilidade e a precisão dos giroscópios de fibra óptica os tornam essenciais em muitas áreas:1.Aeroespacial: Os FOGs são amplamente utilizados em aeronaves e espaçonaves para sistemas de navegação e controle. Eles auxiliam na manutenção da estabilidade, direção e altitude, especialmente em ambientes sem GPS.2.Veículos Autônomos: Os giroscópios de fibra óptica desempenham um papel crucial nos sistemas de navegação de carros e robôs autônomos, ajudando-os a manter um posicionamento e orientação precisos.3.Navegação marítima: Em submarinos e navios, os FOGs são usados ​​para fornecer dados precisos de rumo e posicionamento em situações onde os sistemas de navegação tradicionais podem não funcionar de forma eficaz.4.Militar: Os FOGs são vitais para sistemas de navegação tática, onde alta precisão e confiabilidade são essenciais para o sucesso das operações militares.5.Eletrônicos de consumo: os FOGs também estão sendo utilizados em produtos de consumo, como consoles de jogos, sistemas de estabilização de câmeras e até mesmo equipamentos de realidade virtual.Parâmetros e aplicações típicas do produtoTomemos como exemplo o giroscópio de fibra óptica da série G:Precisão do G-F50: 0,1 - 0,3°/hPrecisão do G-F60: 0,05 - 0,2°/hOs campos de aplicação incluem: IMUs de pequeno porte, INS, rastreamento servo de cabeçotes de orientação de mísseis, pods fotoelétricos, aeronaves não tripuladas, etc. Esses produtos demonstram as amplas perspectivas de aplicação dos giroscópios de fibra óptica tanto no campo militar quanto no civil.ConclusãoOs giroscópios de fibra óptica representam um avanço significativo na tecnologia de medição rotacional. Ao utilizarem luz em vez de componentes mecânicos, oferecem precisão, confiabilidade e durabilidade superiores. À medida que as indústrias continuam a exigir soluções de navegação mais precisas e compactas, o papel dos giroscópios de fibra óptica só tende a crescer, possibilitando avanços em diversas áreas, desde veículos autônomos até engenharia aeroespacial. Na próxima vez que você ouvir falar de um carro autônomo, uma aeronave ou qualquer sistema de navegação de alta tecnologia, é bem provável que um giroscópio de fibra óptica esteja ajudando a garantir movimentos suaves e precisos. Entender como esses dispositivos funcionam nos dá uma visão das tecnologias sofisticadas que tornam nosso mundo moderno mais eficiente. G-F50Seja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.G-F120Seja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.G-F60Seja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.  

Explore o impacto da deriva térmica em giroscópios de fibra óptica (FOGs), métodos eficazes de compensação e resultados experimentais. Aprenda como modelos polinomiais de terceira ordem melhoram a precisão em 75%.Os giroscópios de fibra óptica (FOGs), como um novo tipo de instrumento de medição de taxa angular de alta precisão, têm sido amplamente utilizados em aplicações militares, comerciais e civis devido ao seu tamanho compacto, alta confiabilidade e longa vida útil, demonstrando amplas perspectivas de desenvolvimento. No entanto, quando as temperaturas de operação flutuam, seus sinais de saída apresentam deriva, afetando significativamente a precisão da medição e limitando seu escopo de aplicação. Portanto, o estudo dos padrões de deriva dos FOGs e a implementação da compensação de erros tornaram-se um desafio crítico para aumentar sua adaptabilidade em ambientes com temperaturas variáveis.Mecanismos dos efeitos da temperatura em giroscópios de fibra ópticaOs giroscópios ópticos de fibra (FOGs) são baseados no efeito Sagnac e compostos por uma fonte de luz, um fotodetector, um divisor de feixe e uma bobina de fibra. A temperatura afeta a precisão do giroscópio, interferindo no desempenho dos componentes internos.Bobina de fibra: Como componente central, a bobina de fibra gera o efeito Sagnac ao girar em relação ao espaço inercial. Perturbações de temperatura interrompem a reciprocidade estrutural do FOG, levando a erros de diferença de fase.Fotodetector: Variações na temperatura ambiente introduzem ruído significativo no detector e produzem uma corrente escura dependente da temperatura. A resistência de carga do detector também é afetada pela temperatura.Fonte de luz: O desempenho da fonte de luz em diferentes temperaturas está intimamente relacionado à precisão do deslocamento de fase de Sagnac. Variações na potência de saída, no comprimento de onda médio e na largura espectral sob diferentes temperaturas influenciam ainda mais o sinal de saída do giroscópio.Métodos existentes para compensação da deriva de temperaturaAtualmente, existem três métodos principais para mitigar a deriva de temperatura:Dispositivos de controle de temperatura por hardware: A adição de sistemas de controle de temperatura localizados em FOGs pode compensar erros de temperatura em tempo real. No entanto, isso aumenta o volume e o peso, entrando em conflito com a tendência de miniaturização.Modificações na estrutura mecânica: Técnicas como o método de enrolamento quadrupolar garantem efeitos simétricos da temperatura na bobina de fibra, reduzindo a interferência não recíproca. No entanto, a deriva residual ainda afeta a detecção da taxa angular.Compensação por Modelagem de Software: O desenvolvimento de modelos de temperatura para compensação economiza espaço e reduz custos, tornando-se o método mais utilizado na prática da engenharia.Experimentos de temperatura e análise de modelagemDelineamento ExperimentalOs testes foram realizados em três faixas de temperatura:0°C a 20°C-40°C a -20°C40°C a 60°CA temperatura inicial da câmara térmica foi definida, mantida por 4 horas e, em seguida, ajustada a uma taxa de 5 °C/h. Os dados de saída do giroscópio foram registrados. O sistema de teste é mostrado na Figura 1, com um intervalo de amostragem de 1 segundo e dados suavizados ao longo de 100 segundos.Principais conclusõesA análise das curvas de saída revelou:O sinal do giroscópio apresentou oscilações significativas com as mudanças de temperatura.A curva de saída seguiu as mesmas tendências ascendentes ou descendentes que a curva da taxa de temperatura.A deriva da temperatura estava intimamente relacionada à temperatura interna e à sua taxa de variação.Modelo de RemuneraçãoFoi desenvolvido um modelo de compensação polinomial de terceira ordem, incorporando os seguintes fatores:Modelo do fator de temperatura:Lout=L0+∑i=13ai(T−T0)i+∑j=13bjTjLout​=L0​+i=1∑3​ai​(T−T0​)i+j=1∑3​bj​Tj​Após a compensação, a estabilidade do viés atingiu 0,0200°/h.Modelo de taxa de temperatura:A introdução do termo de taxa de temperatura melhorou a estabilidade do viés para 0,0163°/h.Modelo abrangente:Ao considerar tanto a temperatura quanto sua taxa de variação, a estabilidade do viés melhorou significativamente para 0,0055°/h, alcançando uma redução de 77% no erro.Resultados de Remuneração SegmentadaForam aplicados diferentes parâmetros para compensação em diversas faixas de temperatura, com os seguintes resultados:Eixo giroscópicoFaixa de temperaturaErro de pré-compensação (°/h)Erro pós-compensação (°/h)Percentagem de redução de errosEixo X0°C a 20°C0,025040,0051879% -40°C a -20°C0,024040,0055077% 40°C a 60°C0,023290,0060374%Eixo Y0°C a 20°C0,023070,0059174% -40°C a -20°C0,025350,0060276% 40°C a 60°C0,029470,0056280%Eixo Z0°C a 20°C0,018770,0049574% -40°C a -20°C0,020250,0064973% 40°C a 60°C0,014130,0060058%Após a compensação, a amplitude de oscilação das curvas de saída foi significativamente suprimida, tornando-se mais estável. A redução média do erro nas três faixas de temperatura foi de aproximadamente 75%.Conclusão e perspectivasO modelo proposto de compensação de temperatura de polarização de terceira ordem, que considera a temperatura atual, o desvio de temperatura inicial e a taxa de variação da temperatura, demonstrou experimentalmente melhorar efetivamente os sinais de saída do giroscópio e aumentar significativamente a precisão. Este método pode ser aplicado aos modelos FOG da Micro-Magic, como U-F3X80, U-F3X90, U-F3X100, U-F100A e U-F300.No entanto, as pesquisas atuais ainda apresentam limitações, como histórico de temperatura descontínuo e cobertura insuficiente da amostra. Trabalhos futuros devem se concentrar no desenvolvimento de métodos de compensação para a deriva de temperatura em toda a faixa de temperatura. Para aplicações de engenharia, a modelagem computacional da compensação demonstra grande potencial como uma solução de baixo custo para equilibrar precisão e praticidade. U-F3X90Seja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.U-F3X100Seja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.U-F100ASeja qual for a sua necessidade, a Micro-Magic está ao seu lado.--

Explore os princípios de funcionamento, as aplicações militares/civis e as perspectivas de mercado dos giroscópios de fibra óptica (FOGs) de nível tático. Conheça os principais produtos, como o GF-3G70 e o GF-3G90, e descubra seu papel nos setores aeroespacial, de drones e muito mais.1.IntroduçãoNo campo da navegação inercial moderna, os giroscópios de fibra óptica (FOGs) tornaram-se um dos dispositivos mais utilizados devido às suas vantagens exclusivas. Hoje, vamos explorar os princípios de funcionamento, o estado atual do mercado e as aplicações típicas dessa tecnologia, com foco especial nas características de desempenho dos giroscópios de fibra óptica de nível tático.2.Princípios de funcionamento dos giroscópios de fibra ópticaUm giroscópio de fibra óptica é um sensor de fibra óptica totalmente de estado sólido baseado no efeito Sagnac. Seu componente principal é uma bobina de fibra óptica, onde a luz emitida por um diodo laser se propaga em duas direções ao longo da bobina. Quando o sistema gira, os caminhos de propagação dos dois feixes de luz produzem uma diferença. Medindo essa diferença de caminho óptico, o deslocamento angular do componente sensível pode ser determinado com precisão.Em termos simples, imagine emitir dois feixes de luz em direções opostas em uma pista circular. Quando a pista está parada, os dois feixes retornam ao ponto de partida simultaneamente. No entanto, se a pista girar, a luz que se move na direção oposta à rotação percorrerá uma distância maior do que o outro feixe. O giroscópio de fibra óptica calcula o ângulo de rotação medindo essa pequena diferença.3.Classificação técnica e situação do mercadoCom base em seus métodos de funcionamento, os giroscópios de fibra óptica podem ser divididos em:Giroscópio de fibra óptica interferométrico (I-FOG)Giroscópio de fibra óptica ressonante (R-FOG)Giroscópio de fibra óptica com espalhamento Brillouin (B-FOG)Em termos de níveis de precisão, incluem-se:nível tático básicoQualidade tática de alta gamaGrau de navegaçãoGrau de precisãoAtualmente, o mercado de giroscópios de fibra óptica apresenta características de dupla utilização para aplicações militares e civis:Aplicações militares: Controle de atitude para jatos de combate/mísseis, navegação de tanques, medição de rumo de submarinos, etc.Aplicações civis: navegação de carros/aeronaves, medição de pontes, perfuração de petróleo, etc.Vale ressaltar que os giroscópios de fibra óptica de precisão média a alta são usados ​​principalmente em equipamentos militares de ponta, como os aeroespaciais, enquanto os produtos de baixo custo e baixa precisão são amplamente aplicados em áreas civis, como exploração de petróleo, controle de atitude de aeronaves agrícolas e robótica.4.Desafios técnicos e tendências de desenvolvimentoA chave para alcançar giroscópios de fibra óptica de alta precisão reside em:1.Estudar o impacto de dispositivos ópticos e ambientes físicos no desempenho.2.Supressão do ruído de intensidade relativa.Com o avanço da tecnologia de integração optoeletrônica e das fibras ópticas especiais, os giroscópios de fibra óptica estão evoluindo rapidamente em direção à miniaturização e à redução de custos. Giroscópios de fibra óptica integrados, de alta precisão e miniaturizados se tornarão a norma no futuro.5.Produtos recomendados de giroscópio de fibra óptica de nível táticoTomando como exemplo os produtos da Micro-Magic Company, seus giroscópios de fibra óptica de nível tático caracterizam-se por precisão média, baixo custo e longa vida útil, oferecendo vantagens significativas de preço no mercado. Abaixo, dois produtos populares:GF-3G70Características de desempenho:Estabilidade do viés: 0,02~0,05°/hAplicações típicas:Módulos eletro-ópticos/plataformas de controle de vooSistemas de Navegação Inercial (INS)/Unidades de Medição Inercial (IMU)Dispositivos de estabilização de plataformaSistemas de posicionamentoBuscadores do NorteGF-3G90Características de desempenho:Maior estabilidade de polarização: 0,006~0,015°/hLonga vida útil, alta confiabilidadeAplicações típicas:controle de voo do UAVMapeamento e medição inercial orbitalCápsulas eletro-ópticasestabilizadores de plataforma6.ConclusãoA tecnologia de giroscópios de fibra óptica possui significativa importância estratégica para o desenvolvimento industrial, de defesa e tecnológico de um país. Com os avanços tecnológicos e a expansão dos cenários de aplicação, os giroscópios de fibra óptica desempenharão um papel crucial em mais áreas. Produtos de nível tático, com sua excelente relação custo-benefício, estão ganhando ampla aplicação tanto no mercado militar quanto no civil.G-F3G70Giroscópio de fibra óptica triaxialG-F70ZKPrecisão média e altaGiroscópio de fibra ópticaG-F3G90Giroscópio de fibra óptica triaxial--

Descubra o design inovador de uma IMU miniaturizada com giroscópio de fibra óptica (FOG), que oferece alta precisão, baixo consumo de energia e redundância para aplicações aeroespaciais, de navegação e industriais. Saiba mais sobre suas vantagens técnicas e desempenho.1. Visão geralCom a crescente demanda por sistemas de navegação inercial em aplicações aeroespaciais, de navegação de alta precisão e industriais, a miniaturização, o baixo consumo de energia e a alta confiabilidade tornaram-se indicadores-chave. Este artigo apresenta uma solução de projeto inovadora para uma IMU (Unidade de Medição Inercial) miniaturizada baseada em giroscópio de fibra óptica (FOG), fruto de 40 anos de experiência na tecnologia FOG, e verifica seu excelente desempenho por meio de validação em engenharia.2. Fundamentos TécnicosO giroscópio de fibra óptica (FOG) mede a velocidade angular usando o efeito Sagnac. Desde a sua introdução em 1976, o FOG tem gradualmente substituído os giroscópios mecânicos e a laser tradicionais devido à sua estrutura de estado sólido, alta confiabilidade e rápida inicialização.3. Projeto da Arquitetura do SistemaEste sistema IMU consiste em dois componentes principais: o módulo IMU e o circuito IMU. O módulo inclui quatro FOGs e quatro acelerômetros de flexão de quartzo, utilizando uma estrutura 4S. Qualquer combinação de três eixos permite a medição tridimensional da velocidade e aceleração angulares, com redundância de 1 grau de liberdade para melhorar a tolerância a falhas.O sistema de circuitos inclui o circuito de interface principal/de reserva e o módulo de gerenciamento de energia. A interface principal/de reserva fornece alimentação de reserva (a frio e a quente) e é responsável por adquirir sinais dos sensores e comunicar-se com o sistema de navegação, além de fornecer energia secundária. O módulo de gerenciamento de energia controla independentemente a alimentação (ligar/desligar) de cada sensor de canal, aprimorando a integração do sistema e as capacidades de regulação de energia.4. Otimização de Dispositivos e Circuitos PrincipaisO projeto miniaturizado de gerenciamento de energia, que utiliza o circuito de interface LSMEU01 baseado em encapsulamento SIP e relés de travamento magnético, reduz o volume de todo o circuito da IMU em aproximadamente 50% e controla o peso para 0,778 kg. O acelerômetro adota uma estratégia de compensação de temperatura baseada em parâmetros combinados, otimizando o consumo de energia de um único canal para 0,9 W, reduzindo efetivamente a carga térmica total.Indicadores de desempenhoPeso total: 850gEstrutura: Configuração redundante com 4 FOGs + 4 acelerômetrosAmbientes de aplicação: Aeroespacial, perfuração, levantamento topográfico, plataformas de comunicação dinâmica e outros cenários com requisitos rigorosos de tamanho, potência e desempenho.5. Perspectivas FuturasEste projeto passou por testes integrados em diversos sistemas típicos e demonstra desempenho estável e confiável. Sendo uma das menores IMUs FOG do mercado, a U-F3X90 é adequada para aplicações como Sistemas de Referência de Atitude e Direção (AHRS), sistemas de controle de voo, plataformas de navegação por fusão inercial/satélite e equipamentos industriais de alta dinâmica. Ela oferece uma solução de alta precisão e baixo consumo de energia para diversas aplicações de ponta.  U-F3X90Giroscópio de fibra óptica IMU --

Aprenda como reduzir a sensibilidade magnética em IMUs de fibra óptica com técnicas avançadas como despolarização, blindagem magnética e compensação de erros. Descubra soluções de alta precisão para sistemas de aviação e navegação.Em unidades de medição inercial (IMUs) de alta precisão, o giroscópio de fibra óptica (FOG) é um dos componentes principais, e seu desempenho é crucial para o posicionamento e a percepção de atitude de todo o sistema. No entanto, devido à Efeito Faraday Devido à extrema sensibilidade do FOG (giroscópio de fibra óptica) da bobina de fibra óptica, essas anomalias levam diretamente à degradação do seu desempenho de polarização zero e deriva, afetando assim a precisão geral da IMU (Unidade de Medição Inercial).Então, como é gerada a sensibilidade magnética da IMU FOG? E como essa influência pode ser efetivamente suprimida? Este artigo analisará em profundidade os caminhos técnicos para reduzir a sensibilidade magnética da FOG, desde a teoria até a prática da engenharia.1. Sensibilidade magnética do FOG: partindo do mecanismo físicoA razão pela qual o FOG é sensível a campos magnéticos reside no efeito Faraday – ou seja, quando a luz linearmente polarizada atravessa um determinado material, sob a influência de um campo magnético, seu plano de polarização gira. Na estrutura de interferência do anel de Sagnac do FOG, esse efeito rotacional causa uma diferença de fase entre dois feixes que se propagam em direções opostas, levando a erros de medição. Em outras palavras, a interferência de campos magnéticos não é estática, mas afeta dinamicamente a saída do FOG de forma variável.Teoricamente, um campo magnético axial perpendicular ao eixo da bobina de fibra óptica não deveria desencadear o efeito Faraday. No entanto, na prática, devido à ligeira inclinação durante o enrolamento da fibra óptica, o "efeito magnético axial" ainda é desencadeado. Esta é a razão fundamental pela qual a influência dos campos magnéticos não pode ser ignorada em aplicações de alta precisão de geradores de fibra óptica (FOG).2. Duas principais abordagens técnicas para reduzindo a sensibilidade magnética do FOG(1) Melhorias no nível do dispositivo ópticoa. Tecnologia de despolarização: Ao substituir fibras que preservam a polarização por fibras monomodo, a resposta do campo magnético pode ser reduzida. Como as fibras monomodo têm uma resposta mais fraca ao efeito Faraday, a sensibilidade na fonte é reduzida.b. Processo de enrolamento avançadoControlar a tensão de enrolamento e reduzir a tensão residual nas fibras pode diminuir efetivamente os erros de indução magnética. Combinado com um sistema automatizado de controle de tensão, isso é fundamental para melhorar a consistência das bobinas de preservação de polarização.c. Novas fibras ópticas com baixa sensibilidade magnéticaAtualmente, alguns fabricantes lançaram materiais de fibra óptica com baixos coeficientes de resposta magnética. Quando usados ​​em combinação com estruturas em anel, eles podem otimizar a capacidade de anti-interferência magnética em nível de material.(2) Medidas antimagnéticas ao nível do sistemaa. Modelagem e Compensação de Erros MagnéticosAo instalar sensores magnéticos (como geradores de fluxo magnético) para monitorar o campo magnético em tempo real e introduzir modelos de compensação no sistema de controle, a saída do gerador de fluxo magnético pode ser corrigida dinamicamente.b. Estrutura de blindagem magnética multicamadasA utilização de materiais como micro-ligas para construir cavidades de blindagem de dupla ou multicamadas pode enfraquecer eficazmente a influência de campos magnéticos externos em geradores de fibra óptica (FOG). A modelagem por elementos finitos confirmou que a eficiência de blindagem pode ser aumentada em dezenas de vezes, mas também aumenta o peso e o custo do sistema.3. Verificação experimental: Qual a importância da influência dos campos magnéticos?Em uma série de experimentos baseados em uma plataforma giratória de três eixos, pesquisadores coletaram dados de deriva do FOG (Gerador de Campo Elétrico) nos estados aberto e fechado. Os resultados mostraram que, quando a interferência do campo magnético era intensificada, a amplitude de deriva do FOG podia aumentar de 5 a 10 vezes, e sinais de interferência espectral evidentes (como 12,48 Hz, 24,96 Hz, etc.) apareciam.Isso indica ainda que, se nenhuma medida eficaz for tomada, a precisão do FOG ficará seriamente comprometida em ambientes reais de aviação, espaço e outros ambientes com alta interferência eletromagnética.4. Recomendações práticas: Como melhorar a capacidade antimagnética da IMU FOG?Em aplicações práticas, recomendamos as seguintes estratégias de combinação:(1) Selecionar estrutura FOG de eliminação de polarização(2) Utilizar fibras ópticas com baixa resposta magnética(3) Introduzir equipamentos de enrolamento de fibra óptica com controle automático de tensão(4) Instalar portas de fluxo tridimensionais e construir modelos de erro(5) Otimizar o projeto de invólucros de blindagem de μ-ligaTomando como exemplo as séries U-F3X80 e U-F3X100 lançadas pela Micro-Magic, os giroscópios ópticos integrados nelas mantiveram uma saída estável mesmo na presença de interferência magnética Graças a múltiplos aprimoramentos técnicos, tornaram-se a solução preferida entre os atuais. IMUs de nível aeronáutico.5. Conclusão: A precisão determina o nível de aplicação e a sensibilidade magnética deve ser levada a sério.Em sistemas de posicionamento, navegação e orientação de alta precisão, o desempenho da IMU de fibra óptica determina a confiabilidade do sistema. A sensibilidade magnética, um problema negligenciado por muito tempo, está se tornando um dos principais gargalos para a precisão. Somente por meio da otimização colaborativa, desde os materiais e estruturas até o nível do sistema, podemos alcançar uma saída de alta precisão da IMU em ambientes eletromagnéticos complexos.Se você está confuso sobre a seleção de IMU ou problemas de precisão do FOG, talvez seja melhor repensar a questão sob a perspectiva da sensibilidade magnética. IMU FOG da Micro-Magic. U-F3X80,U-F3X90, U-F3X100,eU-F300 são todos compostos por giroscópios de fibra óptica. Para melhorar a precisão de IMU de nevoeiroPodemos reduzir completamente a sensibilidade magnética dos giroscópios de fibra óptica em seu interior por meio de medidas técnicas adequadas.U-F3X80Giroscópio de fibra óptica IMUU-F3X90Giroscópio de fibra óptica IMUU-F100AGiroscópio de fibra óptica de média precisãoU-F3X100Giroscópio de fibra óptica IMU   

Pontos-chave Produto: Giroscópios de Fibra Óptica (FOGs) Características: • Sensor de alta precisão para medir a velocidade angular • Baixa estabilidade de polarização (≤0,2 °/h), garantindo alta precisão de medição. • Baixo nível de caminhada aleatória (ARW) para saída estável ao longo do tempo (ex.: 0,001°/√h) • Precisão do fator de escala (ex.: 10 ppm) com desvio mínimo da rotação real • Sensível a alterações de temperatura, vibração e fonte de luz. Aplicações: • Aviação: Fornece dados precisos de posição, velocidade e atitude para aeronaves. • Navegação: Auxilia nos sistemas de orientação e posicionamento. • Pesquisa sísmica: Monitora o movimento rotacional durante estudos de terremotos. • Militar: Utilizado em sistemas de orientação de mísseis e bombas Vantagens: • Alta precisão e estabilidade • Baixo consumo de energia, fácil instalação e manutenção • Confiável em ambientes dinâmicos com mínima deriva e ruído • Versátil em diversas aplicações que exigem medição precisa da velocidade angular  Os giroscópios de fibra óptica (FOGs) são sensores de alta precisão usados ​​para medir a velocidade angular. Eles são amplamente utilizados em áreas como aviação, navegação e pesquisa sísmica devido à sua alta precisão, sensibilidade e excelente estabilidade. Seus principais indicadores de precisão, incluindo deriva de polarização zero, caminhada aleatória e erro de medição angular, são essenciais para avaliar seu desempenho.Explicação detalhada dos principais indicadores de precisão.O giroscópio de fibra óptica utiliza fibras ópticas como elementos sensores para obter medições precisas da velocidade angular de rotação. Seu desempenho em termos de precisão pode ser avaliado de forma abrangente por meio dos três indicadores a seguir: (1) Estabilidade do viés (taxa de deriva) Este indicador reflete a precisão de saída do giroscópio em estado não rotativo, geralmente medida por uma precisão de referência. A deriva de polarização zero do giroscópio de fibra óptica é extremamente baixa, geralmente não excedendo 0,2 °/h, garantindo alta precisão de medição. (2) Caminhada Aleatória (Caminhada Aleatória Angular, ARW) Este indicador mede a estabilidade do valor de saída do giroscópio ao longo de um período de tempo, normalmente medido em graus por raiz quadrada de hora (°/√h). Por exemplo, o FOG tem um ARW de 0,001°/√h. Isso significa que o ruído na saída do giroscópio se acumula a uma taxa de 0,001 graus por raiz quadrada do tempo de operação.(3) Precisão do fator de escala A precisão do fator de escala indica o quão bem a saída do giroscópio corresponde à velocidade angular real. Geralmente é expressa como um erro percentual. Por exemplo, o FOG tem uma precisão de fator de escala de 10 ppm (partes por milhão)**. Isso significa que, para cada grau por segundo (°/s) de rotação real, a saída do giroscópio pode desviar-se em até 0,001%. Análise dos fatores que afetam a precisãoA precisão dos giroscópios de fibra óptica é influenciada por diversos fatores externos:(1) Temperatura: Os componentes sensíveis dos giroscópios de fibra óptica são sensíveis a mudanças na temperatura ambiente, o que pode levar a desvios de polarização zero ou a erros maiores na medição do ângulo.(2) Vibração: As vibrações ambientais podem afetar negativamente a precisão dos giroscópios de fibra óptica, podendo levar a valores de saída instáveis.(3) Fonte de luz: Alterações em parâmetros como potência e comprimento de onda da fonte de luz também podem afetar o valor de saída do giroscópio de fibra óptica, afetando assim sua precisão.Exemplo de G-F3G70 fabricado pela Micro-MagicO grupo inercial giroscópico de fibra óptica G-F3G70 foi projetado para aplicações de média e alta precisão. Adota tecnologia comum de três eixos e design dividido, com baixo custo e desempenho estável. A estrutura adota óptica. Embalagem integrada de circuito e caminho, com estrutura simples e fácil instalação. Pode ser usado em sistemas de orientação de navegação. Sistemas de medição e controle de atitude de pequenos mísseis e bombas guiadas.Principal índice de desempenho do giroscópio de fibra óptica G-F3G70-AG-F3G70-BG-F3G70-CUnidadeestabilidade de polarização zero≤0,050 (10s)≤0,03 (10s)≤0,02 (10s)(°)/hEstabilidade de polarização zero em temperatura total (1℃/min, 100s)≤0,15≤0,12≤0,10(°)/hRepetibilidade de viés zero≤0,050≤0,03≤0,03(°)/hCoeficiente de caminhada aleatória≤0,002≤0,002≤0,001(º)/h1/2não linearidade do fator de escala≤20ppmAssimetria do fator de escala≤20ppmrepetibilidade do fator de escala≤20ppmConclusãoGraças à sua alta precisão, os giroscópios de fibra óptica têm sido amplamente utilizados em áreas como aviação, navegação e pesquisa sísmica. Por exemplo, em aeronaves, os giroscópios de fibra óptica podem determinar com precisão a posição, a velocidade e a atitude da aeronave, garantindo uma direção de voo estável e precisa. Em resumo, como um dispositivo de medição de alta precisão, o desempenho do giroscópio de fibra óptica é afetado por diversos fatores, mas ainda demonstra grande potencial e valor em vários campos de aplicação.   G-F3G70Giroscópios de fibra óptica com faixa dinâmica de 400 graus/s a preços acessíveis, fornecedor líder na China.  

Explore métodos de teste abrangentes para indicadores-chave de giroscópios de fibra óptica, incluindo estabilidade de polarização zero, não linearidade do fator de escala e coeficiente de caminhada aleatória (RWC). Aprenda procedimentos passo a passo, fórmulas e requisitos de equipamentos para aplicações de navegação de precisão e controle de atitude.O giroscópio de fibra óptica baseia-se no efeito Sagna e é amplamente utilizado para medir a velocidade angular em sistemas de navegação e controle de atitude. Os principais indicadores incluem estabilidade de viés zero, fator de escala, caminhada aleatória, largura de banda, ruído, características de temperatura, entre outros. Ao medir esses indicadores, o desempenho dos giroscópios de fibra óptica pode ser avaliado de forma abrangente, e o projeto do sistema e os algoritmos de compensação podem ser otimizados com base nesses dados. 1.Teste de série com viés zero1.1ViésDefinição: A velocidade angular equivalente média de saída de um giroscópio de fibra óptica quando não há entrada de velocidade angular.Equipamento de teste: dispositivo de referência horizontal, dispositivo de registro de medição da saída do giroscópio de fibra óptica.Método de teste: Fixe o giroscópio de fibra óptica em uma referência horizontal, com o eixo de entrada (IRA) apontando na direção leste-oeste. Registre os dados de saída por pelo menos 1 hora após a inicialização, com uma frequência de amostragem que atenda ao critério de Nyquist (≥ 2 vezes a frequência mais alta do sinal).Fórmula de cálculo:              Onde K é o fator de escala, é o valor médio de saída. 1.2Estabilidade do viésDefinição: O grau de dispersão da saída com viés zero em torno da média reflete a estabilidade a curto prazo.Método de teste: O mesmo que o teste de viés, mas requer registro de dados a longo prazo (pelo menos 1 hora).Fórmula de cálculo:         onde:Estabilidade de polarização zero, medida em graus por hora (°/h)Saída de amplitude unilateral do giroscópio de fibra ópticanaquele momento . 1.3Repetibilidade do viésDefinição: Realizar múltiplos testes de potência para garantir a consistência do viés zero.Método de teste: Repita o teste de polarização zero mais de 6 vezes, desligando a alimentação e deixando o aparelho esfriar até a temperatura ambiente em intervalos entre cada teste.Fórmula de cálculo:Para cada dado de teste, processe-o de acordo com a fórmula (1), calcule o viés zero e, em seguida, calcule a repetibilidade do viés zero dos testes Q de acordo com a seguinte fórmula.          Onde,: Viés zero do i-ésimo teste; Viés zero 1.4Sensibilidade à temperatura de polarizaçãoDefinição: Desvio de polarização zero causado por mudanças de temperatura.Método de teste: Defina diferentes pontos de temperatura (abrangendo a faixa de temperatura de trabalho) dentro da caixa de controle de temperatura e mantenha uma temperatura constante por 30 minutos em cada ponto. Meça o desvio de zero em cada ponto de temperatura e calcule o desvio em relação ao desvio de zero da temperatura ambiente.Fórmula de cálculo:Os dados de teste são processados ​​de acordo com a fórmula (1), e o viés zero do giroscópio de fibra óptica à temperatura ambiente e em cada ponto de temperatura de teste é calculado separadamente. A sensibilidade à temperatura do viés zero do giroscópio de fibra óptica é calculada de acordo com a seguinte fórmula:                            A i-ésima temperatura de teste.temperatura ambiente 2.Teste de séries de fatores de escala2.1Fator de escalaDefinição: Relação linear proporcional entre o sinal de saída e a velocidade angular de entrada.Equipamento de teste: plataforma giratória de alta precisão (erro)

Pontos-chaveProduto: Giroscópio de Fibra Óptica (FOG)Principais características:Componentes: Sensor de estado sólido que utiliza fibra óptica para medições inerciais precisas.Função: Utiliza o efeito SAGNAC para uma detecção precisa da taxa angular sem partes móveis.Aplicações: Adequado para IMUs, INS, buscadores de mísseis, UAVs e robótica.Fusão de Dados: Combina dados FOG com referências externas para aumentar a precisão e a estabilidade.Conclusão: Os FOGs (giratórios de fibra óptica) proporcionam alta precisão e confiabilidade em tarefas de navegação, com desenvolvimentos futuros promissores em diversos setores.Assim como o giroscópio a laser de anel, o giroscópio de fibra óptica apresenta as vantagens de não possuir partes móveis mecânicas, não necessitar de pré-aquecimento, ser insensível à aceleração, ter ampla faixa dinâmica, saída digital e tamanho reduzido. Além disso, o giroscópio de fibra óptica também supera as principais desvantagens do giroscópio a laser de anel, como o alto custo e o fenômeno de bloqueio.O giroscópio de fibra óptica é um tipo de sensor de fibra óptica usado na navegação inercial.Por não possuir partes móveis – um rotor de alta velocidade, denominado giroscópio de estado sólido – este novo giroscópio totalmente sólido se tornará o produto líder no futuro e apresenta um amplo leque de perspectivas de desenvolvimento e aplicação.1. Classificação de giroscópios de fibra ópticaDe acordo com o princípio de funcionamento, o giroscópio de fibra óptica pode ser dividido em giroscópio de fibra óptica interferométrico (I-FOG), giroscópio de fibra óptica ressonante (R-FOG) e giroscópio de fibra óptica com espalhamento Brillouin estimulado (B-FOG). Atualmente, o giroscópio de fibra óptica mais consolidado é o giroscópio de fibra óptica interferométrico (ou seja, a primeira geração de giroscópios de fibra óptica), que é o mais amplamente utilizado. Ele utiliza bobinas de fibra óptica com múltiplas espiras para intensificar o efeito SAGNAC. Um interferômetro de anel de feixe duplo, composto por bobinas de fibra óptica monomodo com múltiplas espiras, pode proporcionar alta precisão, mas também inevitavelmente tornará a estrutura geral mais complexa.Os giroscópios de fibra óptica são divididos em giroscópios de fibra óptica de anel aberto e giroscópios de fibra óptica de circuito fechado, de acordo com o tipo de circuito. O giroscópio de fibra óptica de circuito aberto, sem realimentação, detecta diretamente a saída óptica, dispensando muitas estruturas ópticas e de circuito complexas. Apresenta como vantagens a estrutura simples, o baixo custo, a alta confiabilidade e o baixo consumo de energia. A desvantagem reside na baixa linearidade de entrada-saída e na pequena faixa dinâmica, sendo utilizado principalmente como sensor de ângulo. A estrutura básica de um giroscópio de fibra óptica interferométrico de circuito aberto é um interferômetro de anel de feixe duplo. É utilizado principalmente em aplicações onde a precisão não é um requisito e o volume é reduzido.2. Situação atual e futuro do giroscópio de fibra ópticaCom o rápido desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica, muitas grandes empresas, especialmente as de equipamentos militares, investiram enormes recursos financeiros em seu estudo. As principais empresas de pesquisa dos Estados Unidos, Japão, Alemanha, França, Itália e Rússia já concluíram a industrialização de giroscópios de baixa e média precisão, e os Estados Unidos mantêm a liderança nessa área de pesquisa.O desenvolvimento de giroscópios de fibra óptica ainda se encontra em um nível relativamente atrasado em nosso país. De acordo com o nível de desenvolvimento, o desenvolvimento de giroscópios é dividido em três escalões: o primeiro escalão é composto pelos Estados Unidos, Reino Unido e França, que possuem todas as capacidades de pesquisa e desenvolvimento em giroscópios e navegação inercial; o segundo escalão é composto principalmente pelo Japão, Alemanha e Rússia; a China está atualmente no terceiro escalão. A pesquisa de giroscópios de fibra óptica na China começou relativamente tarde, mas com os esforços da maioria dos pesquisadores científicos, a diferença entre nós e os países desenvolvidos vem diminuindo gradualmente.Atualmente, a cadeia produtiva de giroscópios de fibra óptica na China está completa, com fabricantes presentes em todos os níveis da cadeia. A precisão dos giroscópios de fibra óptica atingiu os requisitos de sistemas de navegação inercial de média e baixa precisão. Embora o desempenho ainda seja relativamente inferior, não representa um gargalo como ocorre com os chips.O desenvolvimento futuro do giroscópio de fibra óptica se concentrará nos seguintes aspectos:(1) Alta precisão. Maior precisão é um requisito inevitável para que o giroscópio de fibra óptica substitua o giroscópio a laser na navegação avançada. Atualmente, a tecnologia de giroscópio de fibra óptica de alta precisão não está totalmente madura.(2) Alta estabilidade e anti-interferência. A alta estabilidade a longo prazo também é uma das direções de desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica, que pode manter a precisão de navegação por um longo período em ambientes adversos, sendo este um requisito do sistema de navegação inercial para giroscópios. Por exemplo, em casos de alta temperatura, terremotos fortes, campos magnéticos intensos, etc., o giroscópio de fibra óptica também deve ter precisão suficiente para atender aos requisitos dos usuários.(3) Diversificação de produtos. É necessário desenvolver produtos com diferentes níveis de precisão e para diferentes necessidades. Diferentes usuários têm diferentes requisitos de precisão de navegação, e a estrutura do giroscópio de fibra óptica é simples, sendo necessário ajustar apenas o comprimento e o diâmetro da bobina para alterar a precisão. Nesse aspecto, ele supera os giroscópios mecânicos e a laser, e seus diferentes níveis de precisão são mais fáceis de serem obtidos, o que é um requisito inevitável para a aplicação prática do giroscópio de fibra óptica.(4) Escala de produção. A redução de custos também é uma das pré-condições para que o giroscópio de fibra óptica seja aceito pelos usuários. A escala de produção de vários componentes pode promover efetivamente a redução dos custos de produção, especialmente para giroscópios de fibra óptica de média e baixa precisão.3. ResumoA estabilidade de polarização zero do giroscópio de fibra óptica F50 é de 0,1 a 0,3º/h, e a do F60 é de 0,05 a 0,2º/h. Seus campos de aplicação são basicamente os mesmos, podendo ser utilizados em IMUs de pequeno porte, INS, rastreamento servo de buscadores de mísseis, pods fotoelétricos, UAVs e outras aplicações. Para mais informações técnicas, entre em contato conosco.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chaveProduto: Giroscópio de fibra óptica baseado em chip óptico integradoPrincipais características:Componentes: Utiliza um chip óptico integrado que combina funções como luminescência, divisão de feixe, modulação e detecção em uma plataforma de filme fino de niobato de lítio (LNOI).Função: Permite a integração "multifuncional" de funções não sensíveis do caminho óptico, reduzindo o tamanho e os custos de produção, ao mesmo tempo que melhora a modulação de polarização e fase para um desempenho preciso do giroscópio.Aplicações: Adequado para posicionamento, navegação, controle de atitude e medição da inclinação de poços de petróleo.Otimização: Melhorias adicionais na taxa de extinção de polarização, na potência de emissão e na eficiência de acoplamento podem aumentar a estabilidade e a precisão.Conclusão: Este projeto integrado abre caminho para giroscópios de fibra óptica miniaturizados e de baixo custo, atendendo à crescente demanda por soluções de navegação inercial compactas e confiáveis.Com as vantagens de ser totalmente de estado sólido, de alto desempenho e de design flexível, o giroscópio de fibra óptica tornou-se o giroscópio inercial dominante, sendo amplamente utilizado em diversas áreas, como posicionamento e navegação, controle de atitude e medição da inclinação de poços de petróleo. Nesse novo cenário, a nova geração de sistemas de navegação inercial está se desenvolvendo em direção à miniaturização e à redução de custos, o que impõe exigências cada vez maiores ao desempenho abrangente do giroscópio, como volume, precisão e custo. Nos últimos anos, os giroscópios de ressonador hemisférico e os giroscópios MEMS têm se desenvolvido rapidamente, com a vantagem do tamanho reduzido, o que impacta o mercado de giroscópios de fibra óptica. O principal desafio da redução do volume dos giroscópios ópticos tradicionais é a redução do volume do caminho óptico. No esquema tradicional, o caminho óptico do giroscópio de fibra óptica é composto por diversos dispositivos ópticos discretos, cada um implementado com base em princípios e processos diferentes e com encapsulamento e cabo independentes. Consequentemente, o volume do dispositivo, segundo o estado da técnica anterior, está próximo do limite de redução, sendo difícil suportar uma redução adicional do volume do giroscópio de fibra óptica. Portanto, é urgente explorar novas soluções técnicas para realizar a integração eficaz das diferentes funções do caminho óptico, reduzir significativamente o volume do caminho óptico do giroscópio, melhorar a compatibilidade do processo e reduzir o custo de produção do dispositivo.Com o desenvolvimento da tecnologia de circuitos integrados semicondutores, a tecnologia óptica integrada alcançou avanços significativos, reduzindo continuamente as dimensões dos componentes e atingindo os níveis micro e nano. Isso impulsionou consideravelmente o desenvolvimento tecnológico de chips ópticos integrados, que já são aplicados em comunicação óptica, computação óptica, sensoriamento óptico e outras áreas. A tecnologia óptica integrada oferece uma solução técnica inovadora e promissora para a miniaturização e redução de custos de caminhos ópticos giroscópicos em fibras ópticas.1. Projeto de esquema de chip óptico integrado1.1 Projeto GeralA fonte de luz tradicional de roteamento óptico (SLD ou ASE), o acoplador de fibra cônica (doravante denominado "acoplador"), o modulador de fase de guia de onda em Y (doravante denominado "modulador de guia de onda em Y"), o detector e o anel sensível (anel de fibra) são componentes essenciais. Dentre eles, o anel sensível é a unidade central para a medição da taxa de ângulo de sensibilidade, e seu tamanho afeta diretamente a precisão do giroscópio.Propomos um chip integrado híbrido, composto por um componente de fonte de luz, um componente multifuncional e um componente de detecção, integrados por meio de integração híbrida. O componente de fonte de luz é independente e composto por um chip SLD, um componente de colimação e isolamento, e componentes periféricos como dissipador de calor e resfriador de semicondutores. O módulo de detecção consiste em um chip de detecção e um chip amplificador de transresistência. O módulo multifuncional é o corpo principal do chip integrado híbrido, implementado com base em um chip de filme fino de niobato de lítio (LNOI), e inclui principalmente guia de onda óptico, conversão de modo-ponto, polarizador, divisor de feixe, atenuador de modo, modulador e outras estruturas integradas. O feixe emitido pelo chip SLD é transmitido para o guia de onda LNOI após isolamento e colimação.O polarizador deflete a luz incidente, e o atenuador de modo atenua o modo não funcional. Após o divisor de feixe dividir o feixe e o modulador modular a fase, o sinal de saída entra no anel sensível e no circuito de sensibilidade angular. A intensidade da luz é capturada pelo chip detector, e o sinal fotoelétrico gerado flui através do chip amplificador de transresistência até o circuito de demodulação.O chip óptico híbrido integrado possui funções de luminescência, divisão de feixe, combinação de feixes, deflexão, modulação, detecção, etc. Ele realiza a integração "multi-em-um" de funções não sensíveis do caminho óptico do giroscópio. Os giroscópios de fibra óptica dependem da taxa de variação angular sensível do feixe coerente com alto grau de polarização, e o desempenho da polarização afeta diretamente a precisão dos giroscópios. O modulador de guia de onda Y tradicional é um dispositivo integrado que possui funções de deflexão, divisão de feixe, combinação de feixes e modulação. Graças a métodos de modificação de materiais, como troca de prótons ou difusão de titânio, os moduladores de guia de onda Y possuem uma capacidade de deflexão extremamente alta. No entanto, materiais de filme fino exigem que se levem em consideração os requisitos de tamanho, integração e capacidade de deflexão, que não podem ser atendidos por métodos de modificação de materiais. Por outro lado, o campo modal de um guia de onda óptico de filme fino é muito menor do que o de um guia de onda óptico de material maciço, resultando em alterações na distribuição do campo eletrostático e nos parâmetros do índice de refração eletromagnético, o que exige a reformulação da estrutura dos eletrodos. Portanto, o polarizador e o modulador são os principais pontos de projeto do chip "tudo-em-um".1.2 Projeto EspecíficoAs características de polarização são obtidas por meio de polarização estrutural, e um polarizador integrado é projetado, o qual consiste em um guia de onda curvo e um guia de onda reto.Concordo. O guia de ondas curvo pode limitar a diferença entre o modo de transmissão e o modo sem transmissão, e alcançar o efeito de polarização de modo. A perda de transmissão do modo de transmissão é reduzida definindo-se o deslocamento.As características de transmissão de um guia de ondas óptico é afetada principalmente por perdas por espalhamento, vazamento de modo, perdas por radiação e perdas por incompatibilidade de modos. Teoricamente, as perdas por espalhamento e o vazamento de modo em guias de ondas com curvaturas pequenas são reduzidos, sendo limitados principalmente pelo processo tardio. No entanto, as perdas por radiação em guias de ondas curvas são inerentes e têm efeitos diferentes em diferentes modos. As características de transmissão do guia de ondas curvo são afetadas principalmente pelas perdas por incompatibilidade de modos, e há sobreposição de modos na junção entre o guia de ondas reto e o guia de ondas curvo, resultando em um aumento acentuado no espalhamento de modos. Quando a onda de luz é transmitida para o guia de ondas polarizado, devido à curvatura, o índice de refração efetivo do modo de onda é diferente nas direções vertical e paralela, e a restrição do modo também é diferente, o que resulta em diferentes efeitos de atenuação para os modos TE e TM.Portanto, é necessário projetar os parâmetros da guia de onda curva para alcançar o desempenho de deflexão desejado. Dentre eles, o raio de curvatura é o parâmetro chave da guia de onda curva. A perda de transmissão sob diferentes raios de curvatura e a comparação da perda entre diferentes modos são calculadas pelo solucionador de autovalores FDTD. Os resultados calculados mostram que a perda da guia de onda diminui com o aumento do raio para pequenos raios de curvatura. Com base nisso, a relação entre a propriedade de polarização (razão entre o modo TE e o modo TM) e o raio de curvatura é calculada, e a propriedade de polarização é inversamente proporcional ao raio de curvatura. A determinação do raio de curvatura do polarizador integrado deve considerar o cálculo teórico, os resultados da simulação, a capacidade tecnológica e a demanda real.O método das diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) é utilizado para simular o campo de luz transmitida do polarizador integrado. O modo TE pode atravessar a estrutura do guia de ondas com baixa perda, enquanto o modo TM pode produzir atenuação significativa, resultando em luz polarizada com alta taxa de extinção. Ao aumentar o número de guias de ondas em cascata, a taxa de extinção da polarização pode ser ainda mais aprimorada, atingindo um desempenho superior a -35 dB na escala micrométrica. Além disso, a estrutura do guia de ondas integrado é simples, facilitando a fabricação de baixo custo do dispositivo.2. Verificação do desempenho do chip óptico integradoO chip principal LNOI do chip óptico integrado é uma amostra não fatiada gravada com múltiplas estruturas de chip, e o tamanho de um único chip principal LNOI é de 11 mm × 3 mm. O teste de desempenho do chip óptico integrado inclui principalmente a medição da relação espectral, da taxa de extinção de polarização e da tensão de meia onda.Com base no chip óptico integrado, foi construído um protótipo de giroscópio e realizado o teste de desempenho do chip óptico integrado. Desempenho estático de polarização zero de um protótipo de giroscópio baseado em chip óptico integrado em uma base sem isolamento de vibração à temperatura ambiente.O giroscópio integrado ao chip óptico apresenta uma deriva prolongada no segmento de inicialização, causada principalmente pela característica de inicialização da fonte de luz e pela grande perda no enlace óptico. No teste de 90 minutos, a estabilidade de polarização zero do giroscópio foi de 0,17°/h (10 s). Comparado com giroscópios baseados em dispositivos discretos tradicionais, o índice de estabilidade de polarização zero deteriora em uma ordem de magnitude, indicando que o chip óptico integrado precisa ser otimizado. As principais direções de otimização são: melhorar a taxa de extinção de polarização do chip, melhorar a potência luminosa do chip emissor de luz, melhorar a eficiência de acoplamento final do chip e reduzir a perda total do chip integrado.3 ResumoPropomos um chip óptico integrado baseado em LNOI (nanoestrutura de fibra óptica), capaz de integrar funções não sensíveis como luminescência, divisão e combinação de feixes, deflexão, modulação e detecção. A estabilidade de polarização zero do protótipo de giroscópio baseado no chip óptico integrado é de 0,17°/h. Comparado aos dispositivos discretos tradicionais, o desempenho do chip ainda apresenta algumas limitações, necessitando de otimização e aprimoramento. Exploramos preliminarmente a viabilidade da integração completa das funções do caminho óptico, exceto o anel, o que pode maximizar o valor de aplicação do chip óptico integrado em giroscópios e atender às necessidades de miniaturização e baixo custo dos giroscópios de fibra óptica.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chaveProduto: Sistema de detecção de deformação baseado em giroscópio de fibra ópticaPrincipais características:Componentes: Incorpora giroscópios de fibra óptica de alta precisão para medição da velocidade angular e cálculo da trajetória.Função: Combina dados giroscópicos com medições de distância para detectar deformações estruturais com alta precisão.Aplicações: Adequado para engenharia civil, monitoramento da integridade estrutural e análise de deformações em pontes, edifícios e outras infraestruturas.Desempenho: Obtém uma precisão de detecção de deformação melhor que 10 μm a uma velocidade de operação de 2 m/s usando giroscópios de média precisão.Vantagens: Design compacto, leve, baixo consumo de energia e operação intuitiva para facilitar a instalação.Conclusão:Este sistema proporciona medições de deformação precisas e confiáveis, oferecendo soluções valiosas para necessidades de engenharia e análise estrutural.1. Método de detecção de deformação de estruturas de engenharia baseado em giroscópio de fibra ópticaO princípio do método de detecção de deformação de estruturas de engenharia baseado em giroscópio de fibra óptica consiste em fixar o giroscópio de fibra óptica ao dispositivo de detecção, medir a velocidade angular do sistema de detecção enquanto este se desloca sobre a superfície da estrutura em questão, medir a distância de operação do dispositivo de detecção e calcular a trajetória de operação do dispositivo para realizar a detecção da deformação da estrutura. Este método é denominado método da trajetória neste artigo. Ele pode ser descrito como uma “navegação plana bidimensional”, ou seja, a posição do dispositivo é determinada na vertical da superfície da estrutura em questão, e a trajetória do dispositivo ao longo da superfície da estrutura em questão é finalmente obtida.De acordo com o princípio do método de trajetória, suas principais fontes de erro incluem erro de referência, erro de medição de distância e erro de medição de ângulo. O erro de referência refere-se ao erro de medição do ângulo de inclinação inicial θ0, o erro de medição de distância refere-se ao erro de medição de ΔLi e o erro de medição de ângulo refere-se ao erro de medição de Δθi, sendo este último causado principalmente pelo erro de medição da velocidade angular do giroscópio de fibra óptica. Este artigo não considera a influência do erro de referência e do erro de medição de distância no erro de detecção de deformação, analisando apenas o erro de detecção de deformação causado pelo erro do giroscópio de fibra óptica.2. Análise da precisão da detecção de deformações com base em giroscópio de fibra óptica2.1 Modelagem de erros do giroscópio de fibra óptica em aplicações de detecção de deformaçãoO giroscópio de fibra óptica é um sensor para medir a velocidade angular baseado no efeito Sagnac. Após a luz emitida pela fonte luminosa passar pelo guia de ondas em Y, dois feixes de luz que giram em direções opostas são formados no anel de fibra. Quando o portador gira em relação ao espaço inercial, há uma diferença de percurso óptico entre os dois feixes de luz, e o sinal de interferência óptica relacionado à velocidade angular de rotação pode ser detectado na extremidade do detector, permitindo medir a velocidade diagonal.A expressão matemática do sinal de saída do giroscópio de fibra óptica é: F = Kω + B0 + V, onde F é a saída do giroscópio, K é o fator de escala e ω é a rotação do giroscópio.A entrada de velocidade angular no eixo sensível, B0 é o viés zero giroscópico, υ é o termo de erro integrado, incluindo ruído branco e componentes de variação lenta causados ​​por vários ruídos com longo tempo de correlação; υ também pode ser considerado como o erro de viés zero.As fontes de erro de medição do giroscópio de fibra óptica incluem o erro de fator de escala e o erro de desvio zero. Atualmente, o erro de fator de escala do giroscópio de fibra óptica aplicado em engenharia é de 10⁻⁵ a 10⁻⁶. Na aplicação de detecção de deformação, a entrada de velocidade angular é pequena e o erro de medição causado pelo erro de fator de escala é muito menor do que o causado pelo erro de desvio zero, podendo ser ignorado. A componente CC do erro de polarização zero é caracterizada pela repetibilidade de polarização zero (Br), que é o desvio padrão do valor de polarização zero em múltiplos testes. A componente CA é caracterizada pela estabilidade de polarização zero (Bs), que é o desvio padrão do valor de saída do giroscópio em relação à sua média em um teste, e seu valor está relacionado ao tempo de amostragem do giroscópio.2.2 Cálculo do erro de deformação com base no giroscópio de fibra ópticaTomando como exemplo o modelo de viga apoiada simples, calcula-se o erro de detecção de deformação e estabelece-se o modelo teórico de deformação estrutural. Com base nisso, define-se o parâmetro de detecção.Com base na velocidade de operação e no tempo de amostragem do sistema, é possível obter a velocidade angular teórica do giroscópio de fibra óptica. Em seguida, o erro de medição da velocidade angular do giroscópio de fibra óptica pode ser simulado de acordo com o modelo de erro de desvio zero do giroscópio de fibra óptica estabelecido anteriormente.2.3 Exemplo de cálculo de simulaçãoA configuração de simulação da velocidade de deslocamento e do tempo de amostragem adota um modo de variação de intervalo, ou seja, o ΔLi percorrido em cada tempo de amostragem é fixo, e o tempo de amostragem do mesmo segmento de linha é alterado pela variação da velocidade de deslocamento. Por exemplo, quando o ΔLi é 1 mm, digamos que a velocidade de deslocamento seja 2 m/s, o tempo de amostragem é 0,5 ms. Se a velocidade de operação for 0,1 m/s, o tempo de amostragem é 10 ms.3. Relação entre o desempenho do giroscópio de fibra óptica e o erro de medição de deformaçãoPrimeiramente, analisa-se o efeito do erro de repetibilidade do viés zero. Quando não há erro de estabilidade do viés zero, o erro de medição da velocidade angular causado pelo erro de viés zero é fixo; por exemplo, quanto maior a velocidade de movimento, menor o tempo total de medição, menor o impacto do erro de viés zero e menor o erro de medição da deformação. Quando a velocidade de operação é alta, o erro de estabilidade do viés zero é o principal fator causador do erro de medição do sistema. Quando a velocidade de operação é baixa, o erro de repetibilidade do viés zero torna-se a principal fonte do erro de medição do sistema.Utilizando um índice giroscópico de fibra óptica de média precisão típico, ou seja, estabilidade de polarização zero de 0,5 °/h com tempo de amostragem de 1 s e repetibilidade zero de 0,05 °/h, comparou-se os erros de medição do sistema nas velocidades de operação de 2 m/s, 1 m/s, 0,2 m/s, 0,1 m/s, 0,02 m/s, 0,01 m/s, 0,002 m/s e 0,001 m/s. A 2 m/s, o erro de medição foi de 8,514 μm (RMS); a 0,2 m/s, o erro foi de 34,089 μm (RMS); e a 0,002 m/s, o erro foi de 2246,222 μm (RMS). Como se pode observar nos resultados da comparação, quanto maior a velocidade de operação, menor o erro de medição. Considerando a facilidade de operação em engenharia, a velocidade de deslocamento de 2 m/s pode alcançar uma precisão de medição melhor que 10 μm.4 ResumoCom base na análise de simulação da medição da deformação de estruturas de engenharia utilizando giroscópios de fibra óptica, foi estabelecido o modelo de erro do giroscópio e obtida a relação entre o erro de medição da deformação e o desempenho do giroscópio, utilizando como exemplo o modelo de viga apoiada simples. Os resultados da simulação mostram que quanto mais rápido o sistema opera, ou seja, quanto menor o tempo de amostragem do giroscópio de fibra óptica, maior a precisão da medição da deformação, mantendo-se constante o número de amostras e garantindo a precisão da detecção de distância. Com um índice típico de giroscópio de fibra óptica de média precisão e uma velocidade de operação de 2 m/s, foi possível alcançar uma precisão de medição de deformação melhor que 10 μm.O giroscópio de fibra óptica GF-50 da Micro-Magic Inc. possui um diâmetro de φ50*36,5 mm e uma precisão de 0,1º/h. O GF-60, com precisão de 0,05º/h, pertence à categoria de giroscópios de fibra óptica de alta precisão. Nossa empresa produz giroscópios com tamanho reduzido, peso leve, baixo consumo de energia, inicialização rápida, operação simples e facilidade de uso, sendo amplamente utilizados em sistemas de navegação inercial (INS), unidades de medição inercial (IMU), sistemas de posicionamento, sistemas de localização do norte, estabilidade de plataformas e outras áreas. Se você estiver interessado em nossos giroscópios de fibra óptica, entre em contato conosco.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chaveProduto: Giroscópio de Fibra Óptica (FOG)Principais características:Componentes: Baseado em bobinas de fibra óptica, utilizando o efeito Sagnac para medições precisas de deslocamento angular.Função: Oferece alta sensibilidade e precisão, ideal para determinar a orientação de objetos em movimento.Aplicações: Amplamente utilizado no setor militar (ex.: orientação de mísseis, navegação de tanques) e em expansão para o setor civil (ex.: navegação automotiva, topografia).Fusão de Dados: Combina medições inerciais com microeletrônica avançada para maior precisão e estabilidade.Conclusão: O giroscópio de fibra óptica é fundamental para a navegação de alta precisão, com um potencial de crescimento promissor em diversas aplicações.mercado da indústria de giroscópios de fibra ópticaCom suas vantagens exclusivas, o giroscópio de fibra óptica apresenta um amplo potencial de desenvolvimento no campo da medição precisa de grandezas físicas. Portanto, explorar a influência dos dispositivos ópticos e do ambiente físico no desempenho dos giroscópios de fibra óptica, bem como suprimir o ruído de intensidade relativa, tornaram-se as tecnologias-chave para a obtenção de giroscópios de fibra óptica de alta precisão. Com o aprofundamento das pesquisas, o giroscópio de fibra integrado, com alta precisão e miniaturização, terá um desenvolvimento e aplicações significativos.O giroscópio de fibra óptica é um dos principais dispositivos na área de tecnologia inercial atualmente. Com o aprimoramento do nível técnico, a escala de aplicação do giroscópio de fibra óptica continuará a se expandir. Como componente central dos giroscópios de fibra óptica, a demanda de mercado também crescerá. Atualmente, os anéis de fibra óptica de alta qualidade da China ainda precisam ser importados e, diante da tendência geral de substituição por produtos nacionais, a competitividade central das empresas chinesas de anéis de fibra óptica e suas capacidades independentes de pesquisa e desenvolvimento ainda precisam ser aprimoradas.Atualmente, o anel de fibra óptica é usado principalmente na área militar, mas com a expansão da aplicação do giroscópio de fibra óptica para o setor civil, a proporção de uso do anel de fibra óptica na área civil aumentará ainda mais.De acordo com o "Relatório de Análise e Pesquisa de Mercado da Indústria de Giroscópios de Fibra Óptica da China 2022-2027":O giroscópio de fibra óptica é um elemento sensível baseado em uma bobina de fibra óptica, e a luz emitida pelo diodo laser se propaga ao longo da fibra óptica em duas direções. A diferença no caminho de propagação da luz determina o deslocamento angular do elemento sensível. O giroscópio de fibra óptica moderno é um instrumento capaz de determinar com precisão a orientação de objetos em movimento. É um instrumento de navegação inercial amplamente utilizado nas indústrias de aviação, navegação, aeroespacial e de defesa nacional. Seu desenvolvimento é de grande importância estratégica para a indústria, a defesa nacional e outros avanços tecnológicos de um país.O giroscópio de fibra óptica é um novo sensor de fibra óptica totalmente em estado sólido baseado no efeito Sagnac. De acordo com seu modo de operação, os giroscópios de fibra óptica podem ser divididos em giroscópios interferométricos de fibra óptica (I-FOG), giroscópios ressonantes de fibra óptica (R-FOG) e giroscópios de fibra óptica com espalhamento Brillouin estimulado (B-FOG). Em termos de precisão, os giroscópios de fibra óptica podem ser classificados em: nível tático básico, nível tático avançado, nível de navegação e nível de precisão. Os giroscópios de fibra óptica podem ser divididos em militares e civis de acordo com sua abertura. Atualmente, a maioria dos giroscópios de fibra óptica é utilizada em aplicações militares: atitude de caças e mísseis, navegação de tanques, medição de rumo de submarinos, veículos de combate de infantaria, entre outras. O uso civil se concentra principalmente em navegação automotiva e aeronáutica, levantamento topográfico de pontes, perfuração de petróleo e outras áreas.Dependendo da precisão do giroscópio de fibra óptica, suas aplicações variam de armamentos e equipamentos estratégicos a aplicações civis de uso comercial. Giroscópios de fibra óptica de média e alta precisão são utilizados principalmente em armamentos e equipamentos de ponta, como o setor aeroespacial, enquanto giroscópios de fibra óptica de baixo custo e baixa precisão são utilizados principalmente em exploração de petróleo, controle de atitude de aeronaves agrícolas, robótica e muitas outras áreas civis com baixos requisitos de precisão. Com o desenvolvimento de tecnologias avançadas de microeletrônica e optoeletrônica, como a integração fotoelétrica e o desenvolvimento de fibras ópticas especiais para giroscópios de fibra óptica, a miniaturização e a redução de custos desses dispositivos têm sido aceleradas.ResumoO giroscópio de fibra óptica da Micro-Magic Inc. é principalmente um giroscópio tático de média precisão. Comparado com outros fabricantes, apresenta baixo custo, longa vida útil e preço bastante competitivo, além de uma ampla gama de aplicações, incluindo os modelos GF50 e GF-60, que são muito populares. Para mais detalhes técnicos, clique na página de informações.GF50Giroscópio de fibra óptica de padrão militar de precisão média e eixo único GF60Giroscópio de fibra óptica de eixo único, giroscópio de fibra óptica de baixa potência, taxa angular IMU para navegação. 

Pontos-chave Produto: Giroscópio de Fibra Óptica GF70ZKPrincipais características:Componentes: Utiliza giroscópios de fibra óptica para medições inerciais de alta precisão.Função: Fornece inicialização rápida e dados de navegação confiáveis ​​para diversas aplicações.Aplicações: Adequado para sistemas de navegação inercial, estabilidade de plataformas e sistemas de posicionamento em veículos aeroespaciais e autônomos.Desempenho: Estabilidade de viés zero entre 0,01 e 0,02, otimizada para atender às necessidades de precisão e faixa de medição.Conclusão: O GF70ZK combina tamanho compacto e baixo consumo de energia, tornando-o uma escolha versátil para tarefas de navegação exigentes em diversos setores.1. O que é navegação inercial?Para entender o que é navegação inercial, primeiro precisamos dividir a expressão em duas partes: navegação + inércia.Em termos simples, a navegação resolve o problema de ir de um lugar para outro, indicando a direção, geralmente por meio de uma bússola.A inércia, originalmente derivada da mecânica newtoniana, refere-se à propriedade de um objeto que o faz manter seu estado de movimento. Ela tem a função de registrar as informações sobre o estado de movimento do objeto.Um exemplo simples é usado para ilustrar a navegação inercial. Uma criança e um amigo brincam na entrada de uma sala revestida de ladrilhos, caminhando sobre eles até o outro lado de acordo com certas regras. Um passo para a frente, três para a esquerda, cinco para a frente, dois para a direita… Cada passo corresponde ao comprimento de um ladrilho, e quem está fora da sala pode obter a trajetória completa do movimento desenhando o comprimento e o percurso correspondentes em um papel. Essa pessoa não precisa ver a sala para saber a posição, a velocidade, etc., da criança.O princípio básico da navegação inercial e de alguns outros tipos de navegação é basicamente o seguinte: conheça sua posição inicial, sua orientação inicial (atitude), a direção e o sentido do movimento a cada instante e avance um pouco. Some tudo isso (correspondendo à operação de integração matemática) e você obterá sua orientação, posição e outras informações.Então, como obter a orientação (atitude) e a posição atuais de um objeto em movimento? É preciso usar muitos sensores; na navegação inercial, utilizam-se instrumentos inerciais: acelerômetro e giroscópio.A navegação inercial utiliza giroscópio e acelerômetro para medir a velocidade angular e a aceleração do veículo no referencial inercial, integrando e calculando o tempo para obter a velocidade e a posição relativa, e transformando-as para o sistema de coordenadas de navegação, de modo que a posição atual do veículo possa ser obtida combinando-se as informações da posição inicial.A navegação inercial é um sistema de navegação interno de circuito fechado, sem entrada de dados externos para corrigir erros durante o movimento da embarcação. Portanto, um único sistema de navegação inercial só pode ser usado por curtos períodos de navegação. Para sistemas que operam por longos períodos, é necessário corrigir periodicamente os erros internos acumulados por meio de navegação por satélite.2. Giroscópios na navegação inercialA tecnologia de navegação inercial é amplamente utilizada em aeroespacial, navegação por satélite, drones e outros campos devido à sua alta capacidade de ocultação e autonomia completa na obtenção de informações de movimento. Especialmente em microdrones e direção autônoma, a tecnologia de navegação inercial pode fornecer informações precisas de direção e velocidade, desempenhando um papel insubstituível em condições complexas ou quando outros sinais auxiliares de navegação externos falham, permitindo que a navegação autônoma obtenha medições confiáveis ​​de atitude e posição no ambiente. Como um componente importante no sistema de navegação inercial, o giroscópio de fibra óptica desempenha um papel decisivo em sua capacidade de navegação. Atualmente, existem principalmente giroscópios de fibra óptica e giroscópios MEMS no mercado. Embora a precisão do giroscópio de fibra óptica seja alta, todo o seu sistema é composto por acopladores,O modulador, o anel de fibra óptica e outros componentes discretos resultam em grande volume e alto custo, o que limita consideravelmente sua aplicação em micro UAVs, veículos não tripulados e outras áreas, impedindo que a miniaturização e o baixo custo sejam atendidos. Embora o giroscópio MEMS possa atingir a miniaturização, sua precisão é baixa. Além disso, possui partes móveis, baixa resistência a choques e vibrações, e é difícil de ser aplicado em ambientes hostis.3 ResumoO giroscópio de fibra óptica GF70ZK da Micro-Magic Inc. foi especialmente projetado de acordo com o conceito dos giroscópios de fibra óptica tradicionais, apresentando dimensões reduzidas de 70*70*32mm; peso leve, inferior ou igual a 250g; baixo consumo de energia, inferior ou igual a 4W; inicialização rápida, com tempo de apenas 5s; este giroscópio de fibra óptica é fácil de operar e usar, sendo amplamente utilizado em sistemas de navegação inercial (INS), unidades de medição inercial (IMU), sistemas de posicionamento, sistemas de localização do norte, estabilidade de plataformas e outras áreas.A estabilidade de polarização zero do nosso GF80 situa-se entre 0,01 e 0,02. A principal diferença entre estes dois giroscópios de fibra óptica reside na faixa de medição. O nosso giroscópio de fibra óptica pode ser utilizado em navegação inercial, e a sua escolha deve ser feita com base no valor de precisão e na faixa de medição desejada. Para obter mais informações técnicas, entre em contato conosco a qualquer momento.GF70ZKSensores giroscópicos de fibra óptica, localizador norte, navegação inercial, sistema de referência de atitude/azimute. G-F80Sensores giroscópicos de fibra óptica em miniatura, tamanho compacto de 80 mm.