Por que é chamado de giroscópio de fibra óptica?

Pontos-chave

• • Produto: Giroscópio de fibra óptica (FOG)

    Principais recursos:

    • Componentes: Sensor de estado sólido usando fibra óptica para medições inerciais precisas.
    • Função: Aproveita o efeito SAGNAC para detecção precisa da taxa angular sem peças 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 proporcionam alta precisão e confiabilidade nas tarefas de navegação, com desenvolvimentos futuros promissores em vários setores.

Assim como o giroscópio a laser em anel, o giroscópio de fibra óptica tem as vantagens de não ter peças mecânicas móveis, sem tempo de pré-aquecimento, aceleração insensível, ampla faixa dinâmica, saída digital e tamanho pequeno. Além disso, o giroscópio de fibra óptica também supera as deficiências fatais do giroscópio a laser em anel, como alto custo e fenômeno de bloqueio.

O giroscópio de fibra óptica é um tipo de sensor de fibra óptica usado na navegação inercial.
Porque não possui partes móveis – rotor de alta velocidade, chamado giroscópio de estado sólido. Este novo giroscópio totalmente sólido se tornará o produto líder no futuro e tem uma ampla gama de perspectivas de desenvolvimento e aplicações.

1. Classificação do giroscópio de fibra óptica

De acordo com o princípio de funcionamento, o giroscópio de fibra óptica pode ser dividido em giroscópio de fibra óptica interferométrica (I-FOG), giroscópio de fibra óptica ressonante (R-FOG) e giroscópio de fibra óptica de espalhamento Brillouin estimulado (B-FOG). Atualmente, o giroscópio de fibra óptica mais maduro é o giroscópio interferométrico de fibra óptica (ou seja, a primeira geração de giroscópio de fibra óptica), que é o mais utilizado. Ele usa bobina de fibra óptica multivoltas para aumentar o efeito SAGNAC. Um interferômetro de anel de feixe duplo composto por bobina de fibra óptica monomodo multivoltas pode fornecer alta precisão, mas também inevitavelmente tornará a estrutura geral mais complicada.
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 loop. Giroscópio de fibra óptica de circuito aberto sem feedback, detecta diretamente a saída óptica, economiza muitas estruturas ópticas e de circuito complexas, tem as vantagens de estrutura simples, preço barato, alta confiabilidade, baixo consumo de energia, a desvantagem é que a linearidade de entrada-saída é ruim , pequena faixa dinâmica, usada principalmente como sensor de ângulo. A estrutura básica de um giroscópio interferométrico de fibra óptica de circuito aberto é um interferômetro de feixe duplo em anel. É usado principalmente em ocasiões onde a precisão não é alta e o volume é pequeno.

2. Status e futuro do giroscópio de fibra óptica

Com o rápido desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica, muitas grandes empresas, especialmente empresas de equipamentos militares, investiram enormes recursos financeiros para estudá-lo. As principais empresas de pesquisa dos Estados Unidos, Japão, Alemanha, França, Itália, Rússia, giroscópio de baixa e média precisão concluíram a industrialização, e os Estados Unidos mantiveram uma posição de liderança nesta área de pesquisa.
O desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica ainda está relativamente atrasado em nosso país. De acordo com o nível de desenvolvimento, o desenvolvimento do giroscópio é dividido em três escalões: o primeiro escalão são os Estados Unidos, o Reino Unido, a França, eles têm todas as capacidades de pesquisa e desenvolvimento de giroscópio e navegação inercial; O segundo nível é composto principalmente pelo Japão, Alemanha, Rússia; A China está atualmente no terceiro nível. A pesquisa do giroscópio de fibra óptica na China começou relativamente tarde, mas com os esforços da maioria dos pesquisadores científicos, diminuiu gradualmente a distância entre nós e os países desenvolvidos.
Atualmente, a cadeia da indústria do giroscópio de fibra óptica da China está completa e os fabricantes podem ser encontrados a montante e a jusante da cadeia da indústria, e a precisão do desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica atingiu os requisitos de precisão média e baixa do sistema de navegação inercial. Embora o desempenho seja relativamente ruim, ele não causará gargalos como o chip.
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 de longo prazo também é uma das direções de desenvolvimento do giroscópio de fibra óptica, que pode manter a precisão da navegação por um longo tempo em ambientes adversos é o requisito do sistema de navegação inercial para o giroscópio. Por exemplo, no caso de alta temperatura, forte terremoto, forte campo magnético, 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 precisões e diferentes necessidades. Diferentes usuários têm diferentes requisitos de precisão de navegação, e a estrutura do giroscópio de fibra óptica é simples, e apenas o comprimento e o diâmetro da bobina precisam ser ajustados ao alterar a precisão. Nesse aspecto, tem a vantagem de superar o giroscópio mecânico e o giroscópio a laser, e seus diversos produtos de precisão são mais fáceis de alcançar, o que é o requisito inevitável da aplicação prática do giroscópio de fibra óptica.
(4) Escala de produção. A redução de custos também é uma das condições para que o giroscópio de fibra óptica seja aceito pelos usuários. A escala de produção de vários componentes pode efetivamente promover a redução dos custos de produção, especialmente para giroscópios de fibra óptica de média e baixa precisão.

3. Resumo