APLICAÇÕES

Pontos-chaveProduto: Giroscópio de fibra óptica (FOG)Principais recursos:Componentes: Baseados 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 em objetos em movimento.Aplicações: Amplamente utilizado no setor militar (por exemplo, orientação de mísseis, navegação de tanques) e expansão para setores civis (por exemplo, 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 navegação de alta precisão, com potencial de crescimento promissor em diversas aplicações.Mercado da indústria de giroscópio de fibra ópticaCom suas vantagens exclusivas, o giroscópio de fibra óptica tem uma ampla perspectiva de desenvolvimento no campo da medição precisa de quantidades físicas. Portanto, explorar a influência dos dispositivos ópticos e do ambiente físico no desempenho dos giroscópios de fibra óptica e suprimir o ruído de intensidade relativa tornaram-se as tecnologias-chave para realizar o giroscópio de fibra óptica de alta precisão. Com o aprofundamento da pesquisa, o giroscópio de fibra integrado com alta precisão e miniaturização será bastante desenvolvido e aplicado.O giroscópio de fibra óptica é um dos principais dispositivos no campo da tecnologia de inércia atualmente. Com a melhoria do nível técnico, a escala de aplicação do giroscópio de fibra óptica continuará a se expandir. Como componente principal dos giroscópios de fibra óptica, a demanda do mercado também crescerá. Actualmente, o anel de fibra óptica de alta qualidade da China ainda precisa de ser importado e, sob a tendência geral de substituição interna, a competitividade central das empresas de anéis de fibra óptica da China e as capacidades independentes de investigação e desenvolvimento ainda precisam de ser reforçadas.Atualmente, o anel de fibra óptica é usado principalmente no campo militar, mas com a expansão da aplicação do giroscópio de fibra óptica no campo civil, a proporção de aplicação do anel de fibra óptica no campo civil será melhorada ainda mais.De acordo com a "Pesquisa de mercado da indústria de giroscópio de fibra óptica da China 2022-2027 e relatório de análise de aconselhamento de investimento":O giroscópio de fibra óptica é um elemento sensível baseado na 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 moderno giroscópio de fibra óptica é um instrumento que pode determinar com precisão a orientação de objetos em movimento. É um instrumento de navegação inercial amplamente utilizado nas indústrias modernas de aviação, navegação, aeroespacial e defesa nacional. O seu desenvolvimento é de grande importância estratégica para a indústria de um país, a defesa nacional e outros desenvolvimentos de alta tecnologia.O giroscópio de fibra óptica é um novo sensor de fibra óptica totalmente em estado sólido baseado no efeito Sagnac. O giroscópio de fibra óptica pode ser dividido em giroscópios de fibra óptica interferométrica (I-FOG), giroscópio de fibra óptica ressonante (R-FOG) e giroscópio de fibra óptica de espalhamento Brillouin estimulado (B-FOG) de acordo com seu modo de trabalho. De acordo com sua precisão, o giroscópio de fibra óptica pode ser dividido em: nível tático de baixo custo, nível tático de alto nível, 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 são usados em aspectos militares: atitude de caças e mísseis, navegação de tanques, medição de rumo de submarinos, veículos de combate de infantaria e outros campos. O uso civil é principalmente navegação automotiva e aérea, levantamento de pontes, perfuração de petróleo e outros campos.Dependendo da precisão do giroscópio de fibra óptica, suas aplicações variam desde armas e equipamentos estratégicos até campos civis de nível comercial. Os giroscópios de fibra óptica de média e alta precisão são usados principalmente em campos de armas e equipamentos de ponta, como aeroespacial, enquanto os giroscópios de fibra óptica de baixo custo e baixa precisão são usados principalmente na exploração de petróleo, controle de atitude de aeronaves agrícolas, robôs e muitos outros campos civis com requisitos de baixa 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 o baixo custo dos giroscópios de fibra óptica foram acelerados.ResumoO giroscópio de fibra óptica da Micro-Magic Inc é principalmente um giroscópio de fibra óptica tático de média precisão, em comparação com outros fabricantes, baixo custo, longa vida útil, o preço é muito dominante e o campo de aplicação também é muito amplo, incluindo dois GF50 de venda muito quente , GF-60, você pode clicar na página de detalhes para obter mais dados técnicos.GF50Giroscópio de fibra óptica padrão militar de precisão média de eixo único GF60Taxa angular Imu do giroscópio da fibra ótica da baixa potência do giroscópio da fibra da única linha central para a navegação 

Pontos-chave Produto: Giroscópio de fibra óptica GF70ZKPrincipais recursos:Componentes: Emprega 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 plataforma e sistemas de posicionamento em veículos aeroespaciais e autônomos.Desempenho: Estabilidade de polarização zero entre 0,01 e 0,02, adaptada 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 vários setores.1. O que é navegação inercialPara entender o que é navegação inercial, primeiro precisamos dividir a frase em duas partes, ou seja, navegação + inércia.A navegação, em termos simples, resolve o problema de ir de um lugar a outro, indicando a direção, normalmente a bússola.A inércia, originalmente derivada da mecânica newtoniana, refere-se à propriedade de um objeto que mantém seu estado de movimento. Tem a função de registrar as informações do 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 coberta de ladrilhos e caminham sobre os ladrilhos para o outro lado de acordo com certas regras. Um para frente, três para a esquerda, cinco para a frente, dois para a direita… Cada um de seus passos tem o comprimento de um piso, e as pessoas fora da sala podem obter sua trajetória completa desenhando o comprimento e a rota correspondentes no papel. Ele não precisa ver a sala para saber a posição, velocidade da criança, etc.O princípio básico da navegação inercial e de alguns outros tipos de navegação é mais ou menos assim: conheça sua posição inicial, orientação inicial (atitude), a direção e direção do movimento em cada momento e avance um pouco. Some-os (correspondendo à operação de integração matemática) e você poderá obter apenas sua orientação, posição e outras informações.Então, como obter a orientação atual (atitude) e as informações de posição do objeto em movimento? É preciso usar muitos sensores, na navegação inercial é o uso de instrumentos inerciais: acelerômetro + giroscópio.A navegação inercial usa giroscópio e acelerômetro para medir a velocidade angular e aceleração da transportadora no referencial inercial, e integra e calcula o tempo para obter a velocidade e posição relativa, e transforma-a no sistema de coordenadas de navegação, para que a corrente da transportadora a posição pode ser obtida combinando as informações da posição inicial.A navegação inercial é um sistema interno de navegação em circuito fechado e não há entrada de dados externos para corrigir o erro durante o movimento do transportador. Portanto, um único sistema de navegação inercial só pode ser utilizado por curtos períodos de navegação. Para que o sistema funcione por muito tempo, é necessário corrigir periodicamente o erro interno acumulado por meio de navegação por satélite.2. Giroscópios na navegação inercialA tecnologia de navegação inercial é amplamente utilizada na indústria aeroespacial, navegação por satélite, UAV e outros campos devido à sua alta ocultação e capacidade autônoma completa de obter informações de movimento. Especialmente nas áreas de microdrones e condução autônoma, a tecnologia de navegação inercial pode fornecer informações precisas sobre direção e velocidade e pode desempenhar um papel insubstituível em condições complexas ou quando outros sinais auxiliares externos de navegação não conseguem desempenhar as vantagens da navegação autônoma no ambiente. para obter atitude confiável e medição de posição. Como um componente importante no sistema de navegação inercial, o giroscópio de fibra óptica desempenha um papel decisivo na 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,modulador, anel de fibra óptica e outros componentes discretos, resultando em grande volume, alto custo, no micro UAV, não tripulado e outros campos não conseguem atender aos requisitos para sua miniaturização e baixo custo, a aplicação é bastante limitada. Embora o giroscópio MEMS possa alcançar a miniaturização, sua precisão é baixa. Além disso, possui partes móveis, baixa resistência a choques e vibrações e é difícil de aplicar em ambientes agressivos.3 ResumoO giroscópio de fibra óptica GF70ZK da Micro-Magic Inc foi especialmente projetado de acordo com o conceito de giroscópios de fibra óptica tradicionais, com um tamanho pequeno de 70*70*32mm; Peso leve, menor ou igual a 250g; Baixo consumo de energia, menor ou igual a 4W; Comece rápido, o tempo de início é de apenas 5s; Este giroscópio de fibra óptica é fácil de operar e usar, e é amplamente utilizado em INS, IMU, sistema de posicionamento, sistema de localização do norte, estabilidade de plataforma e outros campos.A estabilidade de polarização zero do nosso GF80 está entre 0,01 e 0,02. A maior diferença entre esses dois giroscópios de fibra óptica é que a faixa de medição é diferente, é claro. Nosso giroscópio de fibra óptica pode ser usado na navegação inercial, você pode fazer uma escolha detalhada de acordo com o valor de precisão e a faixa de medição, você está convidado a consulte-nos a qualquer momento e obtenha mais dados técnicos.GF70ZKSensores de giroscópio de fibra óptica North Finder Navegação Inercial Atitude de Navegação/Sistema de Referência de Azimute G-F80Tamanho compacto diminuto dos sensores 80mm do giroscópio da fibra ótica 

Pontos-chaveProduto: Giroscópio MEMS de nível de navegaçãoPrincipais recursos:Componentes: Giroscópio MEMS para medição precisa da velocidade angular.Função: Fornece dados de navegação de alta precisão com baixo desvio, adequados para navegação estável e de longo prazo.Aplicações: Ideal para aeroespacial, orientação de mísseis táticos, navegação marítima e robótica industrial.Desempenho: Apresenta baixa instabilidade de polarização e desvio aleatório, oferecendo desempenho confiável ao longo do tempo.Comparação: Diferentes modelos (MG-101, MG-401, MG-501) atendem a diversas necessidades de precisão, com o MG-101 fornecendo a mais alta precisão.O giroscópio MEMS é um tipo de sensor inercial para medir velocidade angular ou deslocamento angular. Tem uma ampla perspectiva de aplicação em exploração de petróleo, orientação de armas, aeroespacial, mineração, topografia e mapeamento, robôs industriais e eletrônicos de consumo. Devido aos diferentes requisitos de precisão em vários campos, os giroscópios MEMS são divididos em três níveis no mercado: nível de navegação, nível tático e nível de consumidor.Este artigo apresentará detalhadamente o giroscópio MEMS de navegação e comparará seus parâmetros. O seguinte será elaborado a partir dos indicadores técnicos do giroscópio MEMS, da análise de deriva do giroscópio e da comparação de três giroscópios MEMS de nível de navegação.Especificações técnicas do giroscópio MEMSO giroscópio MEMS ideal é que a saída do seu eixo sensível seja proporcional aos parâmetros angulares de entrada (Ângulo, taxa angular) do eixo correspondente da portadora sob quaisquer condições, e não seja sensível aos parâmetros angulares do seu eixo transversal, nem é sensível a quaisquer parâmetros axiais não angulares (como aceleração de vibração e aceleração linear). Os principais indicadores técnicos do giroscópio MEMS são mostrados na Tabela 1.Indicador técnicoUnidadeSignificadoFaixa de medição(°)/sEfetivamente sensível à faixa de velocidade angular de entradaViés zero(°)/hA saída de um giroscópio quando a taxa de entrada no giroscópio é zero. Como a saída é diferente, a taxa de entrada equivalente é geralmente usada para representar o mesmo tipo de produto, e quanto menor o viés zero, melhor; Diferentes modelos de produtos, quanto menor o viés zero, melhor.Repetibilidade de polarização(°)/h(1σ)Nas mesmas condições e em intervalos especificados (sucessivas, diariamente, em dias alternados…) O grau de concordância entre os valores parciais de medições repetidas. Expresso como o desvio padrão de cada deslocamento medido. Quanto menor, melhor para todos os giroscópios (avalie como é fácil compensar o zero)Deriva zero(°)/sA taxa de variação temporal do desvio da saída do giroscópio em relação à saída ideal. Ele contém componentes estocásticos e sistemáticos e é expresso em termos do deslocamento angular de entrada correspondente em relação ao espaço inercial em unidade de tempo.Fator de escalaV/(°)/s、mA/(°)/sA razão entre a mudança na saída e a mudança na entrada a ser medida.Largura de bandaHzNo teste característico de frequência do giroscópio, estipula-se que a faixa de frequência correspondente à amplitude da amplitude medida é reduzida em 3dB, e a precisão do giroscópio pode ser melhorada sacrificando a largura de banda do giroscópio.Tabela 1 Principais índices técnicos do giroscópio MEMSAnálise de deriva do giroscópioSe houver torque de interferência no giroscópio, o eixo do rotor se desviará do azimute de referência estável original e formará um erro. O ângulo de desvio do eixo do rotor em relação ao azimute do espaço inercial (ou azimute de referência) na unidade de tempo é chamado de taxa de desvio do giroscópio. O principal índice para medir a precisão do giroscópio é a taxa de deriva.A deriva giroscópica é dividida em duas categorias: uma é sistemática, a lei é conhecida, causa deriva regular, podendo ser compensada por computador; O outro tipo é causado por fatores aleatórios, que causam desvios aleatórios. A taxa de deriva sistemática é expressa pelo deslocamento angular por unidade de tempo, e a taxa de deriva aleatória é expressa pela raiz quadrada média do deslocamento angular por unidade de tempo ou pelo desvio padrão. A faixa aproximada de taxas de deriva aleatória de vários tipos de giroscópios que pode ser alcançada atualmente é mostrada na Tabela 2.Tipo de giroscópioTaxa de deriva aleatória/(°)·h-1Giroscópio de rolamento de esferas10-1Giroscópio de rolamento rotativo1-0,1Giroscópio flutuante líquido0,01-0,001Giroscópio flutuante de ar0,01-0,001Giroscópio sintonizado dinamicamente0,01-0,001Giroscópio eletrostático0,01-0,0001Giroscópio ressonante hemisférico0,1-0,01Giroscópio laser de anel0,01-0,001Giroscópio de fibra óptica1-0,1Tabela 2 Taxas de deriva aleatória de vários tipos de giroscópios A faixa aproximada de taxa de deriva aleatória do giroscópio exigida por várias aplicações é mostrada na Tabela 3. O índice típico de precisão de posicionamento do sistema de navegação inercial é 1n milha/h (1n milha = 1852m), o que requer que a taxa de deriva aleatória do giroscópio deve atingir 0,01(°)/h, então o giroscópio com taxa de deriva aleatória de 0,01(°)/h é geralmente chamado de giroscópio de navegação inercial.AplicativoRequisitos para taxa de deriva aleatória de giroscópio/(°)·h-1Avaliar giroscópio no sistema de controle de vôo150-10Giroscópio vertical no sistema de controle de vôo30-10Giroscópio direcional no sistema de controle de vôo10-1Sistema de orientação inercial de mísseis táticos1-0,1Bússola giroscópica marítima, sistema de atitude de direção, posição lateral de artilharia, sistema de navegação inercial de veículo terrestre0,1-0,01Sistemas de navegação inercial para aeronaves e navios0,01-0,001Míssil estratégico, sistema de orientação inercial de mísseis de cruzeiro0,01-0,0005Tabela 3 Requisitos para taxa de desvio aleatório do giroscópio em diversas aplicações Comparação de três giroscópios MEMS de nível de navegaçãoA série MG da Micro-Magic Inc é um giroscópio MEMS de nível de navegação com alto nível de precisão para atender às necessidades de vários campos. A tabela a seguir compara faixa, instabilidade de polarização, passeio aleatório angular, estabilidade de polarização, fator de escala, largura de banda e ruído.　MG-101MG-401MG-501Faixa dinâmica (graus/s)±100±400±500Instabilidade de polarização (graus/h)0,10,52Passeio aleatório angular (°/√h)0,0050,025~0,050,125-0,1Estabilidade de polarização (1σ 10s)(graus/h)0,10,52~5Tabela 4 Tabela de comparação de parâmetros de três giroscópios MEMS de nível de navegaçãoEspero que através deste artigo você possa compreender os indicadores técnicos do giroscópio MEMS de nível de navegação e a relação comparativa entre eles. Se você estiver interessado em mais conhecimento sobre o giroscópio MEMS, discuta conosco. MG502Giroscópio MEMS MG502  

Pontos-chaveProduto: Sistema de Navegação Inercial Puro (INS) Baseado em IMUPrincipais recursos:Componentes: Usa acelerômetros e giroscópios MEMS para medição em tempo real de aceleração e velocidade angular.Função: Integra dados de posição e atitude iniciais com medições IMU para calcular posição e atitude em tempo real.Aplicações: Ideal para navegação interna, aeroespacial, sistemas autônomos e robótica.Desafios: Resolve erros de sensores, desvios cumulativos e impactos ambientais dinâmicos com métodos de calibração e filtragem.Conclusão: Fornece posicionamento preciso em ambientes desafiadores, com desempenho robusto quando combinado com sistemas auxiliares de posicionamento como GPS. O giroscópio MEMS depende da velocidade angular sensível à força de Coriolis e seu sistema de controle é dividido em malha de controle do modo de acionamento e malha de controle do modo de detecção. Somente garantindo o rastreamento em tempo real da amplitude de vibração do modo de acionamento e da frequência de ressonância a demodulação do canal de detecção pode obter informações precisas de velocidade angular de entrada. Este artigo analisará o circuito de controle do modo de condução do giroscópio MEMS sob vários aspectos.Modelo de loop de controle modal de acionamentoO deslocamento de vibração do modo de acionamento do giroscópio MEMS é convertido em mudança de capacitância através da estrutura de detecção do capacitor pente e, em seguida, a capacitância é convertida no sinal de tensão que caracteriza o deslocamento do acionamento do giroscópio através do circuito de diodo em anel. Depois disso, o sinal entrará em duas ramificações respectivamente, um sinal através do módulo de controle automático de ganho (AGC) para obter o controle de amplitude, um sinal através do módulo de loop bloqueado de fase (PLL) para obter o controle de fase. No módulo AGC, a amplitude do sinal de deslocamento do inversor é primeiro demodulada por multiplicação e filtro passa-baixa e, em seguida, a amplitude é controlada no valor de referência definido através do link PI e o sinal de controle da amplitude do inversor é emitido. O sinal de referência utilizado para demodulação de multiplicação no módulo PLL é ortogonal ao sinal de referência de demodulação utilizado no módulo AGC. Depois que o sinal passa pelo módulo PLL, a frequência ressonante de acionamento do giroscópio pode ser rastreada. A saída do módulo é o sinal de controle da fase de acionamento. Os dois sinais de controle são multiplicados para gerar a tensão de acionamento do giroscópio, que é aplicada ao pente de acionamento e convertida em força motriz eletrostática para acionar o modo de acionamento do giroscópio, de modo a formar um circuito de controle de malha fechada do modo de acionamento do giroscópio. A Figura 1 mostra o circuito de controle do modo drive de um giroscópio MEMS.Figura 1. Diagrama de blocos da estrutura de controle do modo de acionamento do giroscópio MEMSFunção de transferência modal de acionamentoDe acordo com a equação dinâmica do modo de condução do giroscópio MEMS vibratório, a função de transferência de domínio contínuo pode ser obtida pela transformada de Laplace:Onde mx é a massa equivalente do modo de acionamento do giroscópio, ωx=√kx/mx é a frequência de ressonância do modo de acionamento e Qx = mxωx/cx é o fator de qualidade do modo de acionamento.Link de conversão de deslocamento-capacitânciaDe acordo com a análise da capacitância de detecção dos dentes do pente, a ligação de conversão deslocamento-capacitância é linear quando o efeito de borda é ignorado, e o ganho da capacitância diferencial mudando com o deslocamento pode ser expresso como:Onde, nx é o número de pentes ativos acionados pelo modo giroscópico, ε0 é a constante dielétrica do vácuo, hx é a espessura dos pentes de detecção de acionamento, lx é o comprimento de sobreposição dos pentes ativos e fixos de detecção de acionamento em repouso, e dx é a distância entre os dentes.Link de conversão capacitância-tensãoO circuito de conversão de tensão do capacitor usado neste artigo é um circuito de diodo em anel e seu diagrama esquemático é mostrado na Figura 2.Figura 2 Diagrama esquemático do circuito de diodo em anelNa figura, C1 e C2 são capacitores de detecção diferencial de giroscópio, C3 e C4 são capacitores de demodulação e Vca são amplitudes de onda quadrada. O princípio de funcionamento é: quando a onda quadrada está no meio ciclo positivo, os diodos D2 e D4 são ligados, então o capacitor C1 carrega C4 e C2 carrega C3; Quando a onda quadrada está em meio período positivo, os diodos D1 e D3 são ligados, então o capacitor C1 descarrega para C3 e C2 descarrega para C4. Desta forma, após vários ciclos de onda quadrada, a tensão nos capacitores demodulados C3 e C4 se estabilizará. Sua expressão de tensão é:Para o giroscópio micromecânico de silício estudado neste artigo, sua capacitância estática é da ordem de vários pF, e a variação da capacitância é inferior a 0,5pF, enquanto a capacitância de demodulação usada no circuito é da ordem de 100 pF, portanto há CC0》∆C e C2》∆C2, e o ganho de conversão de tensão do capacitor é obtido pela fórmula simplificada:Onde Kpa é o fator de amplificação do amplificador diferencial, C0 é a capacitância de demodulação, C é a capacitância estática da capacitância de detecção, Vca é a amplitude da portadora e VD é a queda de tensão do diodo.Link de conversão capacitância-tensãoO controle de fase é uma parte importante do controle do giroscópio MEMS. A tecnologia de loop de bloqueio de fase pode rastrear a mudança de frequência do sinal de entrada em sua banda de frequência capturada e bloquear a mudança de fase. Portanto, este artigo usa a tecnologia de loop de bloqueio de fase para inserir o controle de fase do giroscópio, e seu diagrama de blocos de estrutura básica é mostrado na Figura 3.Figura. 3 Diagrama de blocos da estrutura básica do PLLPLL é um sistema de regulação automática de fase de feedback negativo, seu princípio de funcionamento pode ser resumido da seguinte forma: O sinal de entrada externo ui(t) e o sinal de feedback uo(t) de saída do VCO são inseridos no discriminador de fase ao mesmo tempo para completar a comparação de fase dos dois sinais, e a extremidade de saída do discriminador de fase emite um sinal de tensão de erro ud(t) refletindo a diferença de fase θe(t) dos dois sinais; O sinal através do filtro de loop filtrará os componentes de alta frequência e o ruído, obterá um oscilador de controle de tensão uc (t), o oscilador de controle de tensão ajustará a frequência do sinal de saída de acordo com esta tensão de controle, de modo que gradualmente se aproxime à frequência do sinal de entrada e ao sinal de saída final uo(t). Quando a frequência de ui(t) é igual a uo(t) ou um valor estável, o loop atinge um estado bloqueado.Controle automático de ganhoO controle automático de ganho (AGC) é um sistema de feedback negativo de circuito fechado com controle de amplitude, que, combinado com circuito de bloqueio de fase, fornece amplitude e vibração estável de fase para o modo de acionamento do giroscópio. Seu diagrama de estrutura é mostrado na Figura 4.Figura 4. Diagrama de blocos da estrutura de controle automático de ganhoO princípio de funcionamento do controle automático de ganho pode ser resumido da seguinte forma: o sinal ui(t) com as informações de deslocamento da unidade do giroscópio é inserido no link de detecção de amplitude, o sinal de amplitude de deslocamento da unidade é extraído por demodulação de multiplicação e, em seguida, a alta frequência componente e ruído são filtrados por filtro passa-baixa; Neste momento, o sinal é um sinal de tensão CC relativamente puro que caracteriza o deslocamento do acionamento e, em seguida, controla o sinal no valor de referência determinado através de um link PI e emite o sinal elétrico ua(t) que controla a amplitude do acionamento para completar o controle de amplitude.ConclusãoNeste artigo, o circuito de controle do modo de condução do giroscópio MEMS é introduzido, incluindo modelo, conversão de capacitância de desbloqueio, conversão de capacitância-tensão, circuito de bloqueio de fase e controle automático de ganho. Como fabricante de sensores giroscópios MEMS, a Micro-Magic Inc fez pesquisas detalhadas sobre giroscópios MEMS e frequentemente popularizou e compartilhou o conhecimento relevante do giroscópio MEMS. Para uma compreensão mais profunda do giroscópio MEMS, você pode consultar os parâmetros do MG-501 e MG1001.Se você estiver interessado em mais conhecimento e produtos de MEMS, entre em contato conosco. MG502Giroscópio MEMS MG502   

Pontos-chave**Produto:** Giroscópio MEMS para instrumentos inerciais**Características:**– **Materiais:** Ligas metálicas, materiais funcionais, polímeros orgânicos, não metais inorgânicos– **Influenciadores de estabilidade:** Defeitos microscópicos, tamanho de grão, textura, tensão interna– **Impacto Ambiental:** Desempenho afetado por sobrecarga, vibração e ciclos de temperatura– **Regulamentação da Microestrutura:** Uso de compósitos SiC/Al para reduzir a densidade de discordância e melhorar a resistência**Vantagens:** Melhora a precisão e estabilidade a longo prazo, o controle de microestrutura personalizado garante confiabilidade sob condições variadas, crucial para aplicações aeroespaciais e perfilagem de precisão.Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da exploração petrolífera, aeroespacial, mineração, topografia e mapeamento e outros campos, a precisão e a estabilidade a longo prazo de instrumentos de precisão, como o giroscópio MEMS, tornaram-se cada vez mais urgentes. Estudos têm mostrado que a instabilidade dimensional dos materiais é uma das principais razões para a baixa precisão e estabilidade dos instrumentos inerciais. A estabilidade dimensional é diferente da expansão térmica ou do desempenho do ciclo térmico, é o principal índice de desempenho de materiais de peças mecânicas de precisão, refere-se à capacidade das peças de manter seu tamanho e forma originais em um ambiente específico.Material de instrumento inercial baseado em giroscópio MEMSExistem quatro tipos principais de materiais componentes de instrumentos inerciais, um é o metal (como alumínio e liga de alumínio, aço inoxidável, cobre e liga de cobre, liga de titânio, berílio, ouro, etc.) e seus materiais compósitos; Em segundo lugar, materiais funcionais (como liga magnética macia de ferro-níquel, liga magnética dura de samário-cobalto, liga magnética dura de Al-níquel-cobalto, etc.); Terceiro, polímeros orgânicos (tais como politetrafluoroetileno, borracha, resina epóxi, etc.); O quarto é o não-metal inorgânico (como vidro de quartzo, cerâmica processável, etc.), dos quais a maior quantidade é metal e seus materiais compósitos.Nos últimos anos, fizemos avanços na fabricação de usinagem de alta precisão e tecnologia de montagem baixa/sem estresse, mas ainda descobrimos que após a entrega do instrumento, há um lento desvio na precisão e não podemos alcançar estabilidade a longo prazo. Na verdade, após a determinação do projeto estrutural, processamento de peças e processo de montagem, a estabilidade a longo prazo da precisão do instrumento depende das características intrínsecas do material.As propriedades intrínsecas do material (como defeitos microscópicos, segunda fase, tamanho de grão, textura, etc.) afetam diretamente a estabilidade dimensional do material. Além disso, o material do instrumento também sofrerá alterações dimensionais irreversíveis sob a interação com o ambiente externo (campo de tensão, campo de temperatura e tempo, etc.). A Figura 1 mostra a relação entre a precisão do instrumento inercial e as condições de serviço, microestrutura do material e alteração de tamanho. Tomando como exemplo o giroscópio MEMS, suas condições de trabalho e ambiente de armazenamento têm impacto na estabilidade dimensional do material. Mesmo que o giroscópio MEMS tenha um sistema de controle de temperatura, se a microestrutura do próprio material for instável, houver uma segunda fase metaestável ou se houver tensão residual macro/micro durante a montagem, a precisão do instrumento irá variar.Figura 1 A relação entre a precisão dos instrumentos inerciais, condições de serviço, microestrutura e alterações dimensionaisFatores que influenciam a mudança materialAs propriedades intrínsecas dos materiais do giroscópio MEMS incluem principalmente defeitos microscópicos, segunda fase, grão, textura e tensão interna, etc. Os fatores ambientais externos interagem principalmente com as propriedades intrínsecas para causar mudanças dimensionais.1. Densidade e morfologia de defeitos microscópicosOs defeitos microscópicos em metais e ligas incluem vagas, deslocamentos, gêmeos e limites de grãos, etc. O deslocamento é a forma mais típica de defeito microscópico, que se refere aos defeitos formados pelo arranjo irregular de átomos em cristais dispostos regularmente, como a ausência ou aumento do meio plano atômico de deslocamento de borda. Devido ao deslocamento introduzir volume livre em cristais perfeitos, são causadas alterações no tamanho do material, conforme mostrado na Figura 2. Porém, no caso do mesmo número de átomos, a existência do deslocamento faz com que apareça o volume livre ao redor dos átomos, o que se reflete no aumento do tamanho da liga.Figura 2 Esquema do efeito da densidade de defeitos microscópicos em materiais na dimensão do material2. Influência do grão e da textura na estabilidadeA relação entre a deformação ε do metal ou liga sob tensão aplicada σ e o tamanho de grão d do material, a densidade ρ da discordância móvel, a tensão σ0 necessária para o início da primeira discordância e o módulo de cisalhamento G do material é derivado:Pode-se perceber pela fórmula que o refinamento do grão pode reduzir a deformação gerada, que também é a direção norteadora da regulação da microestrutura no processo de estabilização.Além disso, na produção real, ao utilizar barras extrudadas e placas laminadas para processar componentes de instrumentos de precisão, também é necessário prestar atenção à anisotropia do material, conforme mostrado na Figura 3. Tomando como exemplo a liga 2024Al para estrutura de giroscópio mecânico , a estrutura na figura 3 (a) geralmente adota barra de liga de alumínio 2024 extrudada. Devido à grande deformação plástica, os grãos apresentarão orientação preferencial para formar textura, conforme mostrado na figura 3 (b) e (c), textura refere-se ao estado em que a orientação cristalina do material policristalino se desvia significativamente da distribuição aleatória.Figura 3 Microestrutura da haste de liga 2024Al para estruturas de giroscópio mecânicoProdutos no artigo3. A influência do ambiente na estabilidade dimensional dos materiais Em geral, os instrumentos inerciais precisam manter a estabilidade da precisão a longo prazo sob condições como grandes sobrecargas, vibrações e choques, e ciclos de temperatura, o que apresenta requisitos de estabilização mais exigentes para a microestrutura e propriedades dos materiais. Tomando como exemplo os compósitos SiC / 2024Al de grau instrumental, a estabilidade dimensional a longo prazo é alcançada com o processo de estabilização na fabricação de estruturas de instrumentos inerciais. Os resultados mostram que a amplitude da mudança de tamanho (~ 1,5×10-4) causada pelo processo de manutenção de temperatura constante do compósito SiC/alumínio puro (apenas a tensão interna influencia a mudança de tamanho) é maior do que a da liga de alumínio. processo de manutenção de temperatura constante (apenas a precipitação do envelhecimento influencia a mudança de tamanho) (~ -0,8×10-4). Quando a matriz se torna liga de Al, o efeito da tensão interna do compósito na mudança dimensional será ainda mais amplificado, conforme mostrado na Figura 4. Além disso, em diferentes ambientes de serviço, a tendência de mudança de tensão interna do mesmo material é diferente , e até mesmo a tendência oposta de mudança de tamanho será mostrada. Por exemplo, os compósitos SiC/2024Al produzem liberação de tensão de compressão a uma temperatura constante de 190 ° C, e o tamanho aumenta, enquanto a liberação de tensão de tração ocorre em 500 choques frios e quentes a -196 ~ 190 ° C, e o tamanho diminui.Portanto, ao projetar e utilizar compósitos com matriz de alumínio, é necessário verificar completamente a carga de temperatura de serviço, o estado de tensão inicial e o tipo de material da matriz. Atualmente, a ideia de projeto de processo baseada na estabilização de tensões é realizar choques térmicos e frios cobrindo sua faixa de temperatura de serviço, liberar tensões internas, formar um grande número de estruturas de deslocamento estáveis dentro do material compósito e promover um grande número de precipitação secundária. .Figura 4 Mudanças dimensionais em ligas e compósitos de alumínio durante envelhecimento em temperatura constanteMedidas para melhorar a estabilidade dimensional dos componentes1. Regulação e otimização de microdefeitosA seleção de um novo sistema de materiais é uma forma eficaz de controlar microdefeitos. Por exemplo, o uso de compósitos de SiC/Al de grau instrumental, partículas de cerâmica de SiC para fixar o deslocamento na matriz de alumínio, reduzir a densidade do deslocamento móvel ou alterar o tipo de defeito no metal. Tomando como exemplo os compósitos SiC/Al, a pesquisa mostra que quando a distância média entre as partículas cerâmicas nos compósitos é reduzida para 250 nm, o compósito com falha de camada pode ser preparado, e o limite elástico do compósito com falha de camada é 50 % superior ao compósito sem falha de camada, conforme Figura 5.Figura 5 Dois tipos de morfologia de material compósitoDeve-se ressaltar que ao desenvolver a rota do processo de controle organizacional, também é necessário selecionar o sistema de material apropriado e os parâmetros do processo de choque térmico e frio em combinação com as condições de estresse e a faixa de temperatura de trabalho do ambiente de serviço do instrumento inercial. No passado, a seleção do sistema de materiais e dos parâmetros do processo dependia da experiência e de um grande número de dados de desempenho, o que resultava em base teórica insuficiente para o projeto do processo devido à falta de suporte microestrutural. Nos últimos anos, com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de testes analíticos, a avaliação quantitativa ou semiquantitativa da densidade e morfologia dos defeitos microscópicos pode ser alcançada por meio de difratômetro de raios X, microscópio eletrônico de varredura e microscópio eletrônico de transmissão, que fornece suporte técnico para materiais otimização do sistema e triagem de processos. 2. Regulação de grão e textura O efeito da textura na estabilidade dimensional é a anisotropia que causa a mudança dimensional. Conforme mencionado anteriormente, a estrutura do giroscópio MEMS tem requisitos verticais extremamente rígidos na direção axial e radial, e o erro de processamento deve ser controlado na ordem de mícrons para evitar causar o desvio centróide do giroscópio MEMS. Por este motivo, a barra extrudada 2024Al foi submetida a tratamento térmico de deformação. A Figura 6 mostra as fotos metalográficas da deformação por compressão axial de 40% da liga de alumínio extrusada 2024 e as fotos da microestrutura antes e depois da deformação térmica. Antes do tratamento térmico de deformação, é difícil calcular o tamanho do grão axial, mas após o tratamento térmico de deformação, o grau equiaxial do grão na borda da barra é 0,98, e o grau equiaxial do grão é significativamente aumentado . Além disso, pode-se observar na figura que a pequena diferença de resistência à deformação entre o axial e o radial da amostra original é de 111,63 MPa, apresentando forte anisotropia. Após o tratamento térmico de deformação, os valores de resistência à pequena deformação axial e radial foram de 163 MPa e 149 MPa, respectivamente. Em comparação com a amostra original, a proporção de resistência à pequena deformação axial e radial mudou de 2,3 antes do tratamento térmico de deformação para 1,1, indicando que a anisotropia do material foi melhor eliminada após o tratamento térmico de deformação.Figura 6 Diagrama esquemático de tratamento isotrópico, alterações microestruturais e testes de desempenho de haste de liga de alumínioPortanto, quando barras ou placas de liga de alumínio devem ser utilizadas para processar componentes de instrumentos inerciais, recomenda-se aumentar o link de tratamento térmico de deformação, eliminar a textura, obter organização isotrópica e evitar a anisotropia da deformação. As informações estatísticas de textura podem ser obtidas por EBSD em SEM, TKD em TEM ou XRD tridimensional, e as alterações de textura podem ser analisadas quantitativamente.ConclusãoCom base na necessidade urgente de estabilidade de precisão a longo prazo de instrumentos inerciais, este artigo revisa sistematicamente a influência da estabilidade dimensional do ponto de vista da ciência dos materiais e propõe como melhorar a estabilidade de precisão a longo prazo de instrumentos inerciais a partir das características intrínsecas. de materiais. O NF-1000, em um pacote de cerâmica LCC, é um giroscópio MEMS atualizado para localização do norte baseado no MG-502, e seu alcance foi aumentado de 50-100°/s para 500°/s, alcançando um marco. Os materiais são essenciais para a estabilidade a longo prazo e são a base para o seu melhor desempenho. Espero que através deste artigo você possa entender o conhecimento do giroscópio MEMS, se quiser saber mais informações pode ler produtos e artigos relacionados. MG502Mg-502 Mems de alta precisão giroscópios de eixo único