IMU de nevoeiro

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   

Descubra o sistema FOG IMU de precisão média-baixa: uma solução de navegação inercial econômica e resistente a impactos para drones, robótica e aplicações marítimas. Saiba mais sobre seu design modular, inicialização rápida e alta estabilidade.Nos campos de sistemas não tripulados, manufatura inteligente e controle preciso, o unidade de medição inercial A Unidade de Medição Inercial (IMU) está se tornando uma "tecnologia invisível" crucial. Hoje, vamos apresentar a você uma solução que apresenta bom desempenho em projetos reais: um sistema IMU FOG de precisão média-baixa, projetado com base em um giroscópio de fibra óptica (FOG) de circuito aberto. Acelerômetro MEMS.Este dispositivo não é apenas um sensor inercial, mas também um equilíbrio perfeito entre miniaturização, alta relação custo-benefício e precisão. navegação.1. Por que escolher a FOG IMU?À medida que os sistemas tradicionais de navegação inercial baseados em plataformas desaparecem gradualmente do cenário histórico, sistemas de navegação inercial strapdown Os Sistemas de Informação de Sistemas Neurais (SINS) tornaram-se comuns, baseando-se em modelagem matemática e computação digital.Quais são, então, as principais vantagens do FOG IMU?(1) Resistência a choques e interferências: Os giroscópios de fibra óptica são naturalmente resistentes a choques e podem suportar altas forças G, tornando-os particularmente adequados para ambientes hostis.(2) Inicialização rápida: Não há necessidade de inicialização complexa; basta conectar e usar assim que ligado.(3) Preciso e econômico: Ao mesmo tempo que atende aos requisitos de navegação, também controla os custos.(4) Fácil integração: Tamanho pequeno, baixo consumo de energia e fácil incorporação.Portanto, é amplamente aplicado em áreas como veículos aéreos não tripulados, robôs, sistemas embarcados em veículos e navegação marítima.2. Principais características da arquitetura do sistemaEste IMU FOG adota um design modular, composto por um giroscópio de fibra óptica de três eixos, um acelerômetro MEMS de três eixos, um módulo de aquisição de dados e um DSP de alta velocidade, complementado por algoritmos de compensação de temperatura e modelagem de erros, para obter uma saída estável.Os seis eixos sensíveis são dispostos de forma ortogonal tridimensional, combinados com um mecanismo de compensação de software, para eliminar a influência de erros estruturais na precisão da navegação.Além disso, este sistema também foi verificado por meio de simulação, garantindo que ele ainda atenda à precisão necessária para os cálculos de navegação, mesmo ao usar sensores de baixa precisão.3. Módulo de Aquisição de Dados: O "Centro Neural" da IMUOtimizamos especialmente a ligação para aquisição de dados:(1) Condicionamento de sinal analógico: Amplificação de dois estágios + filtro analógico, melhorando a clareza do sinal.(2) Amostragem ADC de alta precisão: ciclo de atualização de 10 ms, garantindo resposta rápida do sistema.(3) Canal de compensação de temperatura: Monitoramento integrado de temperatura do chip e do ambiente, alcançando total adaptabilidade ambiental.Este módulo desempenha um papel crucial no aumento da precisão geral do sistema.4. Desempenho e feedback do mundo realApós a implantação do protótipo e os testes do sistema, o desempenho deste sistema FOG IMU é o seguinte:(1) Excelente estabilidade dos ângulos de atitude(2) Erros estáticos dentro da faixa controlável(3) Forte desempenho anti-interferência, capaz de se adaptar a mudanças dinâmicas rápidasAtualmente, esse sistema está sendo utilizado em um determinado tipo de plataforma de navegação robótica, e o feedback tem sido consistente e positivo. 5. Perspectivas do Domínio de AplicaçãoO sistema FOG IMU está pronto para ser aplicado nos seguintes cenários:(1) Navegação para aeronaves não tripuladas e veículos não tripulados(2) Sistemas de medição marítima(3) Equipamentos de automação industrial(4) Controle de atitude para satélites em órbita baixa(5) Robôs inteligentes e posicionamento precisoNo futuro, lançaremos também uma versão atualizada da IMU FOG, projetada para requisitos de alta precisão, como o UF-100A. Fiquem atentos para mais novidades! UF100AIMU de precisão média baseada em giroscópio de fibra óptica