التطبيقات

النقاط الرئيسيةالمنتج: جيروسكوب الألياف البصرية (FOG)الميزات الرئيسية:المكونات: تعتمد على ملفات الألياف البصرية، وتستخدم تأثير ساغناك لقياسات الإزاحة الزاوية الدقيقة.الوظيفة: توفر حساسية ودقة عاليتين، وهي مثالية لتحديد اتجاه الأجسام المتحركة.التطبيقات: يستخدم على نطاق واسع في المجال العسكري (مثل توجيه الصواريخ، وملاحة الدبابات) ويتوسع ليشمل القطاعات المدنية (مثل الملاحة في السيارات، والمسح).دمج البيانات: يجمع بين القياسات بالقصور الذاتي والإلكترونيات الدقيقة المتقدمة لتحسين الدقة والاستقرار.الخلاصة: يعتبر الجيروسكوب الليفي البصري عنصراً أساسياً للملاحة عالية الدقة، مع إمكانات نمو واعدة عبر تطبيقات متنوعة.سوق صناعة الجيروسكوبات الليفية البصريةبفضل مزاياها الفريدة، تتمتع الجيروسكوبات الليفية البصرية بآفاق تطوير واسعة في مجال قياس الكميات الفيزيائية بدقة عالية. ولذلك، يُعدّ استكشاف تأثير الأجهزة البصرية والبيئة الفيزيائية على أداء الجيروسكوبات الليفية البصرية، والحدّ من ضوضاء الشدة النسبية، من التقنيات الأساسية لتحقيق دقة عالية في هذه الجيروسكوبات. ومع تعمّق البحث، سيشهد الجيروسكوب الليفي المتكامل، الذي يتميز بدقة عالية وحجم صغير، تطورًا وتطبيقًا واسعين.يُعدّ الجيروسكوب الليفي البصري أحد الأجهزة الرئيسية في مجال تكنولوجيا القصور الذاتي حاليًا. ومع تحسّن المستوى التقني، سيستمر نطاق استخدام الجيروسكوب الليفي البصري في التوسع. وباعتباره المكوّن الأساسي للجيروسكوبات الليفية البصرية، سيزداد الطلب عليه في السوق. في الوقت الراهن، لا تزال الصين تستورد حلقات الألياف البصرية عالية الجودة، وفي ظل التوجه العام نحو الإنتاج المحلي، لا تزال هناك حاجة إلى تعزيز القدرة التنافسية الأساسية لشركات حلقات الألياف البصرية الصينية وقدراتها البحثية والتطويرية المستقلة.في الوقت الحالي، تُستخدم حلقة الألياف الضوئية بشكل أساسي في المجال العسكري، ولكن مع توسع تطبيق الجيروسكوب المصنوع من الألياف الضوئية إلى المجال المدني، ستتحسن نسبة استخدام حلقة الألياف الضوئية في المجال المدني بشكل أكبر.وفقًا لتقرير "دراسة سوق صناعة الجيروسكوب بالألياف الضوئية في الصين 2022-2027 وتحليل نصائح الاستثمار":الجيروسكوب الليفي البصري عنصر حساس يعتمد على ملف من الألياف الضوئية، حيث ينتشر الضوء المنبعث من صمام الليزر الثنائي على طول الألياف في اتجاهين. ويحدد اختلاف مسار انتشار الضوء الإزاحة الزاوية للعنصر الحساس. يُعد الجيروسكوب الليفي البصري الحديث أداةً قادرة على تحديد اتجاه الأجسام المتحركة بدقة. وهو جهاز ملاحة بالقصور الذاتي يُستخدم على نطاق واسع في صناعات الطيران والملاحة والفضاء والدفاع الوطني الحديثة. ويُمثل تطويره أهمية استراتيجية بالغة للصناعة والدفاع الوطني وغيرها من مجالات التطور التكنولوجي المتقدم في أي دولة.الجيروسكوب الليفي البصري هو مستشعر ليفي بصري جديد بالكامل، يعتمد على تأثير ساغناك. يُصنف الجيروسكوب الليفي البصري، وفقًا لطريقة عمله، إلى ثلاثة أنواع: الجيروسكوب الليفي البصري التداخلي (I-FOG)، والجيروسكوب الليفي البصري الرنيني (R-FOG)، والجيروسكوب الليفي البصري المُحفز بتشتت بريلوين (B-FOG). وبحسب دقته، يُصنف إلى: مستوى تكتيكي منخفض، ومستوى تكتيكي عالي، ومستوى ملاحة، ومستوى دقة. كما يُصنف إلى عسكري ومدني حسب مدى انفتاحه. يُستخدم الجيروسكوب الليفي البصري حاليًا في التطبيقات العسكرية، مثل: تحديد وضعية الطائرات المقاتلة والصواريخ، وملاحة الدبابات، وقياس اتجاه الغواصات، ومركبات القتال، وغيرها. أما استخدامه المدني فيتركز بشكل أساسي في ملاحة السيارات والطائرات، ومسح الجسور، وحفر آبار النفط، وغيرها.تتفاوت تطبيقات الجيروسكوب الليفي البصري تبعًا لدقته، بدءًا من الأسلحة والمعدات الاستراتيجية وصولًا إلى المجالات المدنية ذات الاستخدام التجاري. تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية متوسطة وعالية الدقة بشكل رئيسي في مجالات الأسلحة والمعدات المتطورة، مثل مجال الطيران والفضاء، بينما تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية منخفضة التكلفة والدقة بشكل أساسي في استكشاف النفط، والتحكم في وضعية الطائرات الزراعية، والروبوتات، والعديد من المجالات المدنية الأخرى التي تتطلب دقة منخفضة. ومع تطور تقنيات الإلكترونيات الدقيقة والإلكترونيات الضوئية المتقدمة، مثل التكامل الكهروضوئي وتطوير ألياف بصرية خاصة بالجيروسكوبات الليفية البصرية، تسارعت وتيرة تصغير حجم هذه الجيروسكوبات وخفض تكلفتها.ملخصيُعد الجيروسكوب الليفي البصري من شركة Micro-Magic Inc جيروسكوبًا تكتيكيًا متوسط ​​الدقة، ويتميز بانخفاض تكلفته وطول عمره الافتراضي، كما أن سعره تنافسي للغاية، بالإضافة إلى اتساع نطاق تطبيقاته، بما في ذلك طرازين رائجين للغاية هما GF50 وGF-60. يمكنك النقر على صفحة التفاصيل للاطلاع على المزيد من البيانات الفنية.GF50جيروسكوب ألياف بصرية أحادي المحور متوسط ​​الدقة وفقًا للمعايير العسكرية GF60جيروسكوب ليفي أحادي المحور منخفض الطاقة، جيروسكوب ليفي بصري، وحدة قياس القصور الذاتي، معدل الزاوية للملاحة 

النقاط الرئيسيةالمنتج: مقاييس تسارع عالية الحرارةالميزات الرئيسية:المكونات: مصممة بمواد وتقنيات متطورة، مثل هياكل الكوارتز غير المتبلورة لتعزيز الاستقرار.الوظيفة: توفير بيانات موثوقة ودقيقة في البيئات القاسية، وهو أمر بالغ الأهمية للسلامة والأداء.التطبيقات: ضرورية في قطاع النفط والغاز (أنظمة القياس أثناء الحفر)، والفضاء (المراقبة الهيكلية)، واختبارات السيارات (تقييمات التصادم والأداء)، والقطاعات الصناعية المختلفة.سلامة البيانات: قادرة على العمل في درجات حرارة عالية واهتزازات، مما يضمن الأداء المستمر والحد الأدنى من وقت التوقف.الخلاصة: تعتبر مقاييس التسارع ذات درجة الحرارة العالية ضرورية للصناعات التي تعمل في ظروف قاسية، حيث تعمل على تحسين الكفاءة والسلامة من خلال القياسات الدقيقة.تُعدّ الموثوقية عاملاً حاسماً للنجاح في قطاع النفط والغاز المليء بالتحديات، حيث تكثر المخاطر وتؤثر بشكل كبير على الفرص. فالبيانات الدقيقة والموثوقة هي التي تحدد مصير أي مشروع، سواء بالنجاح أو الفشل.تقوم شركة Ericco بتوريد منتجات استشعار قوية لقطاع النفط والغاز العالمي، مما يثبت موثوقيتها ودقتها الاستثنائية في بعض البيئات الأكثر تطلبًا في العالم.1. ما هي مقاييس التسارع ذات درجة الحرارة العالية؟صُممت مقاييس التسارع عالية الحرارة لتحمل الظروف القاسية وتوفير بيانات دقيقة في الصناعات المتطلبة مثل صناعة الطيران والفضاء والنفط والغاز. ويتمثل هدفها الأساسي في العمل بكفاءة في البيئات الصعبة، بما في ذلك البيئات تحت الأرض ودرجات الحرارة القصوى.يستخدم مصنّعو مقاييس التسارع عالية الحرارة تقنياتٍ خاصة لضمان موثوقية هذه الحساسات في الظروف القاسية. فعلى سبيل المثال، أثبت مقياس التسارع الكوارتزي من شركة مايكرو ماجيك، والمخصص لقطاع النفط والغاز، أداءً عاليًا. يعتمد هذا الطراز على بنية كتلة اختبارية من الكوارتز غير المتبلور، تتفاعل مع التسارع من خلال حركة الانحناء، مما يضمن استقرارًا ممتازًا في الانحياز، ومعامل المقياس، ومحاذاة المحور.2. كيف تُستخدم مقاييس التسارع ذات درجة الحرارة العالية؟تُعدّ مقاييس التسارع عالية الحرارة ضرورية في الصناعات التي تتطلب معدات تتحمل ظروفًا قاسية. يُمكّنها تصميمها المتين وتقنيتها المتقدمة من العمل بكفاءة في البيئات الصعبة، مما يوفر بيانات بالغة الأهمية تُعزز السلامة والكفاءة والأداء. إليكم نظرة أقرب على تطبيقاتها وأهميتها:2.1 صناعة النفط والغازفي صناعة النفط والغاز، تُعدّ مقاييس التسارع عالية الحرارة مكونات أساسية لأنظمة القياس أثناء الحفر (MWD). وMWD هي تقنية لتسجيل بيانات الآبار تستخدم أجهزة استشعار داخل سلسلة الحفر لتوفير بيانات آنية، مما يُساعد في توجيه عملية الحفر وتحسينها. وتتحمل هذه المقاييس الحرارة الشديدة والصدمات والاهتزازات التي تحدث في أعماق الأرض، وتُسهم في تحسين دقة القياسات.تحسين عمليات الحفر: توفير بيانات دقيقة حول اتجاه وموضع لقمة الحفر، مما يساعد في الحفر الفعال والدقيق.تعزيز السلامة: الكشف عن الاهتزازات والصدمات التي قد تشير إلى مشاكل محتملة، مما يسمح بالتدخل في الوقت المناسب ومنع الحوادث.تحسين الكفاءة: تقليل وقت التوقف عن العمل من خلال توفير بيانات مستمرة وموثوقة تساعد على منع الأعطال التشغيلية والانقطاعات المكلفة.الشكل 1: مقاييس التسارع ذات درجة الحرارة العالية2.2 الفضاء الجويفي صناعة الطيران والفضاء، تُستخدم مقاييس التسارع عالية الحرارة لمراقبة أداء الطائرات وسلامتها الهيكلية. فهي قادرة على تحمل الظروف القاسية للطيران، بما في ذلك درجات الحرارة المرتفعة والاهتزازات الشديدة، وتُعد بالغة الأهمية لـمراقبة السلامة الهيكلية: قياس الاهتزازات والإجهادات على مكونات الطائرات، والتأكد من بقائها ضمن الحدود الآمنة.أداء المحرك: مراقبة الاهتزازات في محركات الطائرات لاكتشاف أي خلل ومنع أعطال المحرك.اختبار الطيران: توفير بيانات دقيقة عن ديناميكيات الطائرات أثناء رحلات الاختبار، مما يساعد في تطوير وتحسين تصميمات الطائرات.2.3 اختبارات السياراتفي اختبارات السيارات، تُستخدم مقاييس التسارع عالية الحرارة لقياس ديناميكيات المركبة وسلامة هيكلها في ظل ظروف قاسية. وهي مفيدة بشكل خاص لما يلي:اختبار التصادم: مراقبة قوى التسارع والتباطؤ أثناء اختبارات التصادم لتقييم سلامة المركبة وقدرتها على تحمل الصدمات.اختبار الأداء العالي: قياس الاهتزازات والإجهادات في المركبات عالية الأداء لضمان قدرة المكونات على تحمل ظروف القيادة القاسية.اختبار المتانة: تقييم المتانة طويلة المدى لمكونات السيارات من خلال تعريضها لدرجات حرارة عالية واهتزازات لفترات طويلة.2.4 التطبيقات الصناعيةإلى جانب صناعات النفط والغاز والفضاء والسيارات، تُستخدم مقاييس التسارع عالية الحرارة أيضاً في العديد من التطبيقات الصناعية الأخرى التي تعمل فيها المعدات في ظروف قاسية. وتشمل هذه التطبيقات ما يلي:توليد الطاقة: مراقبة الاهتزازات في التوربينات والمعدات الأخرى لضمان الأداء الأمثل ومنع الأعطال.التصنيع: قياس الاهتزازات والإجهادات في الآلات الثقيلة للحفاظ على الكفاءة التشغيلية والسلامة.الروبوتات: توفير بيانات دقيقة عن الحركات والضغوط التي تتعرض لها الروبوتات العاملة في بيئات ذات درجات حرارة عالية، مثل تلك المستخدمة في اللحام أو المسابك.3. مقاييس التسارع عالية الحرارة من شركة مايكرو ماجيكتتميز شركة مايكرو-ماجيك بتصميم وتصنيع مقاييس تسارع عالية الحرارة تلبي المتطلبات الصارمة لهذه الصناعات. نقدم حلولاً مصممة خصيصاً لاستكشاف الطاقة وغيرها من التطبيقات التي تتطلب درجات حرارة عالية. تتميز مقاييس التسارع هذه بما يلي:مخرج تناظري: لتسهيل التكامل مع الأنظمة الحالية.خيارات التركيب: حواف مربعة أو مستديرة لتناسب احتياجات التركيب المختلفة.نطاق قابل للتعديل ميدانيًا: يسمح بالتخصيص وفقًا لمتطلبات التطبيق المحددة.مستشعرات درجة الحرارة الداخلية: للتعويض الحراري، مما يضمن دقة القياسات على الرغم من تغيرات درجة الحرارة.علاوة على ذلك، أثبت مقياس التسارع الكوارتزي من شركة مايكرو ماجيك، والمخصص لقطاع النفط والغاز، كفاءته العالية. يستخدم هذا الطراز بنية كتلة اختبارية من الكوارتز غير المتبلور، تتفاعل مع التسارع من خلال حركة الانحناء، مما يضمن استقرارًا ممتازًا في الانحياز، ومعامل المقياس، ومحاذاة المحور.تتضمن بعض مقاييس التسارع ذات درجة الحرارة العالية أيضًا مكبرات صوت خارجية لحماية المستشعر من التلف الناتج عن الحرارة.ونوصي باستخدام جهاز AC1 لقطاع النفط والغاز، حيث تتراوح درجة حرارة تشغيله بين -55 و+85 درجة مئوية، مع نطاق إدخال يبلغ ±50 غرامًا، وقابلية تكرار الانحياز.

النقاط الرئيسية المنتج: جيروسكوب الألياف الضوئية GF70ZKالميزات الرئيسية:المكونات: تستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية لإجراء قياسات القصور الذاتي عالية الدقة.الوظيفة: توفر بدء تشغيل سريع وبيانات ملاحة موثوقة لمختلف التطبيقات.التطبيقات: مناسبة لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، واستقرار المنصات، وأنظمة تحديد المواقع في مجال الطيران والفضاء والمركبات ذاتية القيادة.الأداء: استقرار الانحياز الصفري بين 0.01 و 0.02، مصمم خصيصًا لتلبية احتياجات الدقة ونطاق القياس.الخلاصة: يجمع جهاز GF70ZK بين الحجم الصغير واستهلاك الطاقة المنخفض، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات لمهام الملاحة الصعبة في مختلف الصناعات.1. ما هو نظام الملاحة بالقصور الذاتي؟لفهم ماهية الملاحة بالقصور الذاتي، نحتاج أولاً إلى تقسيم العبارة إلى جزأين، وهما: الملاحة + القصور الذاتي.الملاحة، بعبارات بسيطة، تحل مشكلة الانتقال من مكان إلى آخر، مع تحديد الاتجاه، وعادة ما يكون ذلك باستخدام البوصلة.يشير مفهوم القصور الذاتي، المشتق أصلاً من الميكانيكا النيوتونية، إلى خاصية الجسم التي تحافظ على حالته الحركية. ووظيفته تسجيل معلومات حالة حركة الجسم.يُستخدم مثال بسيط لتوضيح الملاحة بالقصور الذاتي. يلعب طفل وصديقه لعبةً عند مدخل غرفة مغطاة بالبلاط، ويسيران على البلاط إلى الجانب الآخر وفقًا لقواعد محددة. خطوة للأمام، ثلاث لليسار، خمس للأمام، خطوتان لليمين... كل خطوة من خطواته تعادل طول بلاطة أرضية، ويمكن للأشخاص خارج الغرفة معرفة مسار حركته بالكامل برسم الطول والمسار المناسبين على ورقة. لا يحتاج الشخص لرؤية الغرفة لمعرفة موقع الطفل وسرعته، وما إلى ذلك.المبدأ الأساسي للملاحة بالقصور الذاتي وبعض أنواع الملاحة الأخرى هو كالتالي: معرفة موقعك الابتدائي، واتجاهك الابتدائي (وضعك)، واتجاه حركتك في كل لحظة، ثم التقدم للأمام قليلاً. اجمع هذه المعلومات (بما يتوافق مع عملية التكامل الرياضي)، وستحصل على اتجاهك وموقعك ومعلومات أخرى.إذن، كيف نحصل على معلومات التوجيه (الوضع) والموقع الحالي للجسم المتحرك؟ نحتاج إلى استخدام العديد من أجهزة الاستشعار، وفي الملاحة بالقصور الذاتي يتم استخدام أدوات القصور الذاتي: مقياس التسارع + الجيروسكوب.تستخدم الملاحة بالقصور الذاتي الجيروسكوب ومقياس التسارع لقياس السرعة الزاوية وتسارع المركبة في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي، وتقوم بدمج وحساب الوقت للحصول على السرعة والموقع النسبي، وتحويله إلى نظام إحداثيات الملاحة، بحيث يمكن الحصول على الموقع الحالي للمركبة من خلال الجمع بين معلومات الموقع الأولية.نظام الملاحة بالقصور الذاتي هو نظام ملاحة داخلي ذو حلقة مغلقة، ولا يعتمد على بيانات خارجية لتصحيح الخطأ أثناء حركة المركبة. لذا، لا يمكن استخدام نظام الملاحة بالقصور الذاتي إلا لفترات قصيرة. أما في حال تشغيل النظام لفترات طويلة، فمن الضروري تصحيح الخطأ المتراكم داخليًا بشكل دوري باستخدام نظام الملاحة عبر الأقمار الصناعية.2. الجيروسكوبات في الملاحة بالقصور الذاتيتُستخدم تقنية الملاحة بالقصور الذاتي على نطاق واسع في مجالات الطيران والفضاء، وأقمار الملاحة، والطائرات بدون طيار، وغيرها، نظرًا لقدرتها العالية على التخفي واستقلاليتها التامة في الحصول على معلومات الحركة. وخاصةً في مجال الطائرات الصغيرة بدون طيار والقيادة الذاتية، تُوفر هذه التقنية معلومات دقيقة عن الاتجاه والسرعة، وتلعب دورًا لا غنى عنه في الظروف المعقدة أو عندما تعجز إشارات الملاحة الخارجية المساعدة عن توفير مزايا الملاحة الذاتية في البيئة المحيطة، مما يُتيح قياسًا موثوقًا للوضع والموقع. ويُعد الجيروسكوب الليفي البصري، باعتباره مكونًا أساسيًا في نظام الملاحة بالقصور الذاتي، عنصرًا حاسمًا في قدرته على الملاحة. ويوجد حاليًا في السوق نوعان رئيسيان من الجيروسكوبات: الجيروسكوبات الليفية البصرية وجيروسكوبات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS). وعلى الرغم من دقة الجيروسكوب الليفي البصري العالية، إلا أن نظامه بأكمله يتكون من وصلات.تتكون هذه التقنية من مُعدِّل وحلقة ألياف بصرية ومكونات منفصلة أخرى، مما ينتج عنه حجم كبير وتكلفة عالية، ولا تستطيع تلبية متطلبات التصغير والتكلفة المنخفضة في الطائرات المسيّرة الصغيرة والطائرات بدون طيار وغيرها من المجالات، مما يحدّ بشكل كبير من تطبيقاتها. على الرغم من إمكانية تصغير حجم الجيروسكوب بتقنية MEMS، إلا أن دقته منخفضة. إضافةً إلى ذلك، يحتوي على أجزاء متحركة، ومقاومته للصدمات والاهتزازات ضعيفة، مما يجعل استخدامه صعبًا في البيئات القاسية.3. ملخصتم تصميم جيروسكوب الألياف الضوئية GF70ZK من شركة Micro-Magic Inc خصيصًا وفقًا لمفهوم جيروسكوبات الألياف الضوئية التقليدية، بحجم صغير يبلغ 70*70*32 مم؛ ووزن خفيف، أقل من أو يساوي 250 جرامًا؛ واستهلاك منخفض للطاقة، أقل من أو يساوي 4 واط؛ وبدء تشغيل سريع، حيث يبلغ وقت بدء التشغيل 5 ثوانٍ فقط؛ هذا الجيروسكوب سهل التشغيل والاستخدام، ويستخدم على نطاق واسع في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، ووحدات القياس بالقصور الذاتي، وأنظمة تحديد المواقع، وأنظمة تحديد الشمال، واستقرار المنصات، وغيرها من المجالات.تتراوح دقة قياس التحيز الصفري لجهاز GF80 الخاص بنا بين 0.01 و0.02. ويكمن الاختلاف الأكبر بين هذين الجيروسكوبين الليفيين البصريين في نطاق القياس. وبالطبع، يمكن استخدام جيروسكوبنا الليفي البصري في الملاحة بالقصور الذاتي، ويمكنكم اختيار الجهاز الأنسب لكم بناءً على دقة القياس ونطاقه. نرحب باستشارتكم لنا في أي وقت للحصول على المزيد من البيانات الفنية.GF70ZKمستشعرات جيروسكوب الألياف الضوئية، نظام تحديد الشمال، نظام الملاحة بالقصور الذاتي، نظام مرجعي للوضع/السمت جي-إف80مستشعرات جيروسكوبية مصغرة من الألياف الضوئية، حجم صغير 80 مم 

النقاط الرئيسيةالمنتج: مقياس تسارع مرن كوارتزيالميزات الرئيسية:المكونات: تستخدم تقنية الانحناء الكوارتزي للحصول على حساسية عالية وضوضاء منخفضة في قياس التسارع.الوظيفة: مناسبة لقياسات التسارع الثابتة والديناميكية، مع الحد الأدنى من التأثير من بيئات الضغط المنخفض.التطبيقات: مثالي لمراقبة الاهتزازات الدقيقة في مدارات المركبات الفضائية وقابل للتطبيق في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي.تحليل الأداء: يوضح تغيرات ضئيلة في عامل المقياس (أقل من 0.1٪) في ظروف الفراغ، مما يضمن الدقة والموثوقية.الخلاصة: يوفر أداءً قويًا للتطبيقات المدارية طويلة الأمد، مما يجعله مناسبًا لمتطلبات الفضاء الجوي عالية الدقة.يتميز مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز بحساسية عالية وضوضاء منخفضة، مما يجعله مناسبًا لقياس التسارع الساكن والديناميكي. ويمكن استخدامه كمستشعر حساس للتسارع لرصد بيئات الاهتزازات الدقيقة في مدارات المركبات الفضائية. تتناول هذه المقالة بشكل أساسي تأثير بيئة الضغط المنخفض على مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز.تتعرض الغشاء الحساس لمقياس التسارع الكوارتزي لتأثيرات التخميد الغشائي عند تحركه في الهواء، مما قد يؤدي إلى تغييرات في أداء المستشعر (معامل المقياس والضوضاء) في بيئات الضغط المنخفض. وهذا بدوره قد يؤثر على دقة ووضوح قياس تسارع الاهتزازات الدقيقة في المدار. لذا، من الضروري تحليل هذا التأثير وتقديم دراسة جدوى لاستخدام مقاييس التسارع الكوارتزية المرنة على المدى الطويل في بيئات الفراغ العالي.الشكل 1: مقاييس التسارع الكوارتزية في مدارات المركبات الفضائية1. تحليل التخميد في بيئات الضغط المنخفضكلما طالت مدة تشغيل مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز في المدار، زاد تسرب الهواء داخله، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط الهواء حتى يصل إلى حالة التوازن مع بيئة الفراغ الفضائي. سيزداد متوسط ​​المسار الحر لجزيئات الهواء باستمرار، ليقترب من 30 ميكرومتر أو حتى يتجاوزها، وستتحول حالة تدفق الهواء تدريجيًا من التدفق اللزج إلى التدفق الجزيئي اللزج. عندما ينخفض ​​الضغط إلى أقل من 102 باسكال، يدخل في حالة التدفق الجزيئي. يصبح تخميد الهواء أقل فأقل، وفي حالة التدفق الجزيئي، يكاد يكون معدومًا، ولا يتبقى سوى التخميد الكهرومغناطيسي لغشاء مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز.بالنسبة لمقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز، والتي تتطلب العمل لفترات طويلة في بيئات منخفضة الضغط أو فراغ في الفضاء، فإن حدوث تسرب غازي كبير خلال فترة المهمة المطلوبة سيؤدي إلى انخفاض ملحوظ في معامل التخميد الغشائي. وهذا بدوره سيغير خصائص مقياس التسارع، مما يجعل الاهتزازات الحرة المتناثرة غير فعالة في التخميد. ونتيجة لذلك، قد يتغير عامل المقياس ومستوى الضوضاء في المستشعر، مما قد يؤثر على دقة القياس. لذا، من الضروري إجراء اختبارات جدوى على أداء مقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز في بيئات منخفضة الضغط، ومقارنة نتائج الاختبارات لتقييم مدى تأثير هذه البيئات على دقة قياسها.2. تأثير بيئات الضغط المنخفض على عامل المقياس لمقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتزاستنادًا إلى تحليل مبادئ عمل وبيئات تطبيق منتجات مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز، يُعرف أن المنتج يُغلّف تحت ضغط جوي واحد، وأن بيئة التطبيق هي بيئة فراغ في مدار أرضي منخفض (درجة الفراغ تتراوح بين 10⁻⁵ و10⁻⁶ باسكال تقريبًا) على بُعد 500 كيلومتر من سطح الأرض. تستخدم مقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز عادةً تقنية إحكام الإغلاق براتنج الإيبوكسي، مع ضمان معدل تسرب يبلغ 1.0 × 10⁻⁴ باسكال.لتر/ثانية. في بيئة الفراغ، يتسرب الهواء الداخلي ببطء، حيث ينخفض ​​الضغط إلى 0.1 ضغط جوي (تدفق لزج جزيئي) بعد 30 يومًا، وإلى 10⁻⁵ باسكال (تدفق جزيئي) بعد 330 يومًا.يتجلى تأثير التخميد الهوائي على مقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز بشكل رئيسي في جانبين: التأثير على عامل المقياس والتأثير على الضوضاء. وفقًا لتحليل التصميم، يبلغ تأثير التخميد الهوائي على عامل المقياس حوالي 0.0004 (عندما ينخفض ​​الضغط إلى مستوى الفراغ، ينعدم التخميد الهوائي). وفيما يلي عملية الحساب والتحليل:يستخدم مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز طريقة الميل بفعل الجاذبية للمعايرة الثابتة. في مجموعة البندول الخاصة بمقياس التسارع، وفي بيئة هوائية، تكون القوة العمودية المؤثرة على مجموعة البندول: mg0، وقوة الطفو: ρVg0. القوة الكهرومغناطيسية المؤثرة على البندول تساوي الفرق بين القوة التي يتعرض لها بفعل الجاذبية وقوة الطفو، ويُعبر عنها بالمعادلة التالية:f=mg0-ρVg0أين:m هي كتلة البندول، m=8.12×10−4 كجم.ρ هي كثافة الهواء الجاف، ρ=1.293 كجم/م³.V هو حجم الجزء المتحرك من مجموعة البندول، V=280 مم³.g0 هو تسارع الجاذبية، g0=9.80665 م/ث².نسبة قوة الطفو إلى قوة الجاذبية المؤثرة على مجموعة البندول نفسها هي:ρVg0/mg0=ρV/m≈0.044%في بيئة فراغية، عندما تكون كثافة الهواء صفرًا تقريبًا بسبب تسرب الغاز مما يؤدي إلى توازن الضغط داخل وخارج الجهاز، يكون التغير في عامل المقياس لمقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز 0.044%.3. الخلاصة:يمكن أن تؤثر بيئات الضغط المنخفض على عامل المقياس والضوضاء في مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز. وقد أظهرت الحسابات والتحليلات أن أقصى تأثير لبيئة الفراغ على عامل المقياس لا يتجاوز 0.044%. وتشير التحليلات النظرية إلى أن تأثير بيئات الضغط المنخفض على عامل مقياس المستشعر أقل من 0.1%، مع تأثير ضئيل على دقة القياس، يمكن إهماله. وهذا يدل على أن بيئات الضغط المنخفض أو الفراغ لها تأثيرات طفيفة على عامل المقياس والضوضاء في مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات المدارية طويلة الأمد.تجدر الإشارة إلى أن سلسلة مقاييس التسارع المرنة المصنوعة من الكوارتز AC7 مصممة خصيصًا لتطبيقات الفضاء. يتميز مقياس AC7 بأعلى دقة، حيث تبلغ قابلية تكراره عند انعدام الانحياز ≤20 ميكروغرام، ومعامل قياسه 1.2 مللي أمبير/غرام، وقابلية تكراره عند معامل القياس ≤20 ميكروغرام. وهو مناسب تمامًا لرصد بيئات الاهتزازات الدقيقة للمركبات الفضائية في مداراتها. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي وأنظمة قياس الزاوية الثابتة التي تتطلب دقة عالية. AC-5مستشعر اهتزاز كوارتزي بمقياس تسارع ذي خطأ انحراف منخفض لوحدات القياس بالقصور الذاتي  

النقاط الرئيسيةالمنتج: جيروسكوب MEMS من فئة الملاحةالميزات الرئيسية:المكونات: جيروسكوب MEMS لقياس السرعة الزاوية بدقة.الوظيفة: توفر بيانات ملاحة عالية الدقة مع انحراف منخفض، وهي مناسبة للملاحة طويلة المدى والمستقرة.التطبيقات: مثالية لمجالات الطيران والفضاء، وتوجيه الصواريخ التكتيكية، والملاحة البحرية، والروبوتات الصناعية.الأداء: يتميز بانخفاض عدم استقرار الانحياز والانحراف العشوائي، مما يوفر أداءً موثوقًا به بمرور الوقت.مقارنة: تلبي الطرازات المختلفة (MG-101، MG-401، MG-501) احتياجات الدقة المتفاوتة، حيث يوفر الطراز MG-101 أعلى دقة.الجيروسكوب الكهروميكانيكي الدقيق (MEMS) هو نوع من أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي لقياس السرعة الزاوية أو الإزاحة الزاوية. وله آفاق تطبيق واسعة في مجالات متنوعة، منها تسجيل بيانات النفط، وتوجيه الأسلحة، والفضاء، والتعدين، والمسح ورسم الخرائط، والروبوتات الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية. ونظرًا لاختلاف متطلبات الدقة في مختلف المجالات، تُصنّف الجيروسكوبات الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) في السوق إلى ثلاثة مستويات: مستوى الملاحة، والمستوى التكتيكي، والمستوى الاستهلاكي.ستتناول هذه الورقة البحثية بالتفصيل الجيروسكوب الملاحيّ المصنوع بتقنية MEMS، وستقارن بين خصائصه. وسيتم شرح المؤشرات الفنية للجيروسكوب MEMS، وتحليل انحرافه، ومقارنة ثلاثة أنواع من الجيروسكوبات MEMS المستخدمة في الملاحة.المواصفات الفنية لجيروسكوب MEMSيتميز الجيروسكوب المثالي بتقنية MEMS بأن يكون خرج محوره الحساس متناسبًا مع معلمات الزاوية المدخلة (الزاوية، معدل الدوران الزاوي) للمحور المقابل للحامل في جميع الظروف، ولا يتأثر بمعلمات الزاوية لمحوره المتقاطع، ولا بأي معلمات محورية غير زاوية (مثل تسارع الاهتزاز والتسارع الخطي). يوضح الجدول 1 المؤشرات الفنية الرئيسية لجيروسكوب MEMS.المؤشر الفنيوحدةمعنىنطاق القياس(°)/sحساس بشكل فعال لنطاق السرعة الزاوية المدخلةتحيز صفري(°)/ساعةيُشير خرج الجيروسكوب إلى معدل الإدخال عندما يكون معدل الإدخال فيه صفرًا. ولأن الخرج يختلف، يُستخدم عادةً معدل الإدخال المكافئ لتمثيل نفس نوع المنتج، وكلما كان الانحياز الصفري أصغر، كان ذلك أفضل؛ أما بالنسبة لنماذج المنتجات المختلفة، فليس بالضرورة أن يكون الانحياز الصفري أصغر، بل يكون ذلك أفضل.قابلية تكرار الانحياز(°)/h(1σ)في ظل نفس الظروف وعلى فترات زمنية محددة (متتالية، يومية، كل يومين...)، يتم قياس درجة التوافق بين القيم الجزئية للقياسات المتكررة، معبرًا عنها بالانحراف المعياري لكل إزاحة مقاسة. كلما كانت القيمة أصغر، كان ذلك أفضل لجميع الجيروسكوبات (تقييم مدى سهولة التعويض عن الصفر).انعدام الانحراف(°)/sمعدل التغير الزمني لانحراف خرج الجيروسكوب عن الخرج المثالي. يتضمن هذا المعدل مكونات عشوائية ومنهجية، ويُعبر عنه بدلالة الإزاحة الزاوية المدخلة المقابلة بالنسبة للفضاء العطالي في وحدة الزمن.عامل المقياسفولت/(°)/ثانية، مللي أمبير/(°)/ثانيةنسبة التغير في الناتج إلى التغير في المدخل المراد قياسه.عرض النطاق التردديHzفي اختبار خصائص التردد للجيروسكوب، ينص على أن نطاق التردد المقابل لسعة السعة المقاسة يتم تقليله بمقدار 3 ديسيبل، ويمكن تحسين دقة الجيروسكوب عن طريق التضحية بعرض نطاق الجيروسكوب.الجدول 1: المؤشرات التقنية الرئيسية لجيروسكوب MEMSتحليل انحراف الجيروسكوبفي حال وجود عزم تداخل في الجيروسكوب، سينحرف عمود الدوار عن سمت المرجع الثابت الأصلي، مما يُسبب خطأً. تُسمى زاوية انحراف محور الدوار بالنسبة إلى سمت الفضاء الذاتي (أو سمت المرجع) في وحدة الزمن بمعدل انحراف الجيروسكوب. ويُعد معدل الانحراف المؤشر الرئيسي لقياس دقة الجيروسكوب.ينقسم الانحراف الجيروسكوبي إلى فئتين: الأولى منتظمة، ذات قانون معروف، وتسبب انحرافًا دوريًا، لذا يمكن تعويضها بواسطة الحاسوب؛ أما الثانية فتنتج عن عوامل عشوائية، وتسبب انحرافًا عشوائيًا. يُعبّر عن معدل الانحراف المنتظم بالإزاحة الزاوية لكل وحدة زمنية، بينما يُعبّر عن معدل الانحراف العشوائي بالقيمة الجذرية التربيعية المتوسطة للإزاحة الزاوية لكل وحدة زمنية أو بالانحراف المعياري. يوضح الجدول 2 النطاق التقريبي لمعدلات الانحراف العشوائي لأنواع مختلفة من الجيروسكوبات المتاحة حاليًا.نوع الجيروسكوبمعدل الانجراف العشوائي / (°)·ساعة-1جيروسكوب بمحمل كروي10-1جيروسكوب ذو محمل دوار1-0.1جيروسكوب عائم سائل0.01-0.001جيروسكوب عائم هوائي0.01-0.001جيروسكوب مضبوط ديناميكيًا0.01-0.001جيروسكوب إلكتروستاتيكي0.01-0.0001جيروسكوب رنيني نصف كروي0.1-0.01جيروسكوب ليزري حلقي0.01-0.001جيروسكوب الألياف البصرية1-0.1الجدول 2: معدلات الانحراف العشوائي لأنواع مختلفة من الجيروسكوبات يوضح الجدول 3 النطاق التقريبي لمعدل الانحراف العشوائي للجيروسكوب المطلوب في مختلف التطبيقات. المؤشر النموذجي لدقة تحديد المواقع لنظام الملاحة بالقصور الذاتي هو 1 ميل/ساعة (1 ميل = 1852 مترًا)، مما يتطلب أن يصل معدل الانحراف العشوائي للجيروسكوب إلى 0.01 درجة/ساعة، لذلك يُطلق عادةً على الجيروسكوب ذي معدل الانحراف العشوائي 0.01 درجة/ساعة اسم جيروسكوب الملاحة بالقصور الذاتي.طلبمتطلبات معدل الانحراف العشوائي للجيروسكوب / (°)·h-1جيروسكوب معدل الدوران في نظام التحكم في الطيران150-10الجيروسكوب العمودي في نظام التحكم في الطيران30-10الجيروسكوب الاتجاهي في نظام التحكم في الطيران10-1نظام التوجيه بالقصور الذاتي للصواريخ التكتيكية1-0.1بوصلة جيروسكوبية بحرية، نظام تحديد الاتجاه والوضع، نظام تحديد الموقع الجانبي للمدفعية، نظام الملاحة بالقصور الذاتي للمركبات الأرضية0.1-0.01أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي للطائرات والسفن0.01-0.001نظام التوجيه بالقصور الذاتي للصواريخ الاستراتيجية وصواريخ كروز0.01-0.0005الجدول 3: متطلبات معدل الانحراف العشوائي للجيروسكوب في تطبيقات مختلفة مقارنة بين ثلاثة جيروسكوبات MEMS من فئة الملاحةسلسلة MG من شركة Micro-Magic Inc عبارة عن جيروسكوب MEMS عالي الدقة مصمم خصيصًا للملاحة، ويلبي احتياجات مختلف المجالات. يقارن الجدول التالي بين المدى، وعدم استقرار الانحياز، والحركة العشوائية الزاوية، واستقرار الانحياز، ومعامل المقياس، وعرض النطاق الترددي، والضوضاء.　MG-101MG-401MG-501المدى الديناميكي (درجة/ثانية)±100±400±500عدم استقرار الانحياز (درجة/ساعة)0.10.52المشي العشوائي الزاوي (°/√h)0.0050.025~0.050.125-0.1استقرار الانحياز (1σ 10 ثانية) (درجة/ساعة)0.10.52~5الجدول 4: جدول مقارنة معلمات ثلاثة جيروسكوبات MEMS من فئة الملاحةآمل أن تتمكن من خلال هذه المقالة من فهم المؤشرات التقنية لجيروسكوب MEMS المستخدم في الملاحة، والعلاقة المقارنة بينها. إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن جيروسكوب MEMS، فيُرجى التواصل معنا. MG502جيروسكوب MEMS MG502  

النقاط الرئيسيةالمنتج: نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) القائم على وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)الميزات الرئيسية:المكونات: يستخدم مقاييس التسارع والجيروسكوبات بتقنية MEMS للقياس في الوقت الحقيقي للتسارع والسرعة الزاوية.الوظيفة: دمج بيانات الموقع والاتجاه الأولية مع قياسات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) لحساب الموقع والاتجاه في الوقت الفعلي.التطبيقات: مثالية للملاحة الداخلية، والفضاء، والأنظمة المستقلة، والروبوتات.التحديات: معالجة أخطاء المستشعر، والانحراف التراكمي، وتأثيرات البيئة الديناميكية باستخدام أساليب المعايرة والترشيح.الخلاصة: يوفر تحديد المواقع بدقة في البيئات الصعبة، مع أداء قوي عند دمجه مع أنظمة تحديد المواقع المساعدة مثل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS). يعتمد الجيروسكوب الكهروميكانيكي الدقيق (MEMS) على السرعة الزاوية الحساسة لقوة كوريوليس، وينقسم نظام التحكم فيه إلى حلقتين: حلقة تحكم في وضع القيادة وحلقة تحكم في وضع الكشف. ولا يمكن الحصول على معلومات دقيقة عن السرعة الزاوية المدخلة إلا من خلال ضمان التتبع الفوري لسعة اهتزاز وضع القيادة وتردد الرنين. ستتناول هذه الورقة البحثية تحليل حلقة التحكم في وضع القيادة للجيروسكوب الكهروميكانيكي الدقيق من جوانب متعددة.نموذج حلقة التحكم النمطي للقيادةيتم تحويل إزاحة اهتزاز وضع تشغيل الجيروسكوب MEMS إلى تغير في السعة عبر بنية كشف المكثفات المشطية، ثم تُحوّل السعة إلى إشارة جهد تُميّز إزاحة تشغيل الجيروسكوب عبر دائرة الصمام الثنائي الحلقي. بعد ذلك، تدخل الإشارة إلى فرعين: الأول يمر عبر وحدة التحكم التلقائي في الكسب (AGC) للتحكم في السعة، والثاني يمر عبر وحدة حلقة الطور المقفلة (PLL) للتحكم في الطور. في وحدة AGC، تُزال أولًا شفرة إشارة إزاحة التشغيل عن طريق الضرب ومرشح التمرير المنخفض، ثم تُضبط السعة عند القيمة المرجعية المحددة عبر وصلة PI، وتُخرج إشارة التحكم في سعة التشغيل. الإشارة المرجعية المستخدمة لإزالة شفرة الضرب في وحدة PLL متعامدة مع إشارة إزالة الشفرة المرجعية المستخدمة في وحدة AGC. بعد مرور الإشارة عبر وحدة PLL، يُمكن تتبع تردد الرنين لتشغيل الجيروسكوب. مخرج الوحدة هو إشارة التحكم في طور التشغيل. تُضرب إشارتا التحكم لتوليد جهد تشغيل الجيروسكوب، والذي يُطبّق على مشط التشغيل ويُحوّل إلى قوة دافعة كهروستاتيكية لتشغيل وضع تشغيل الجيروسكوب، لتشكيل حلقة تحكم مغلقة لهذا الوضع. يوضح الشكل 1 حلقة التحكم في وضع تشغيل جيروسكوب MEMS.الشكل 1. مخطط هيكل التحكم في وضع تشغيل الجيروسكوب MEMSوظيفة نقل الوضعية للقيادةوفقًا للمعادلة الديناميكية لنمط قيادة الجيروسكوب المهتز بتقنية MEMS، يمكن الحصول على دالة نقل المجال المستمر عن طريق تحويل لابلاس:حيث أن mx هي الكتلة المكافئة لوضع محرك الجيروسكوب، وωx=√kx/mx هو التردد الرنيني لوضع المحرك، وQx = mxωx/cx هو عامل الجودة لوضع المحرك.وصلة تحويل الإزاحة إلى السعةوفقًا لتحليل سعة الكشف لأسنان المشط، فإن رابط تحويل الإزاحة إلى السعة يكون خطيًا عند تجاهل تأثير الحافة، ويمكن التعبير عن كسب السعة التفاضلية المتغيرة مع الإزاحة على النحو التالي:حيث أن nx هو عدد الأمشاط النشطة التي يتم تشغيلها بواسطة الوضع الجيروسكوبي، و ε0 هو ثابت العزل الكهربائي للفراغ، و hx هو سمك أمشاط الكشف المحركة، و lx هو طول التداخل بين أمشاط الكشف المحركة النشطة والثابتة في حالة الراحة، و dx هي المسافة بين الأسنان.وصلة تحويل السعة إلى جهددائرة تحويل الجهد المكثف المستخدمة في هذه الورقة هي دائرة ثنائية حلقية، ويظهر مخططها التخطيطي في الشكل 2.الشكل 2: رسم تخطيطي لدائرة الصمام الثنائي الحلقيفي الشكل، C1 وC2 هما مكثفات الكشف التفاضلي للجيروسكوب، وC3 وC4 هما مكثفات إزالة التضمين، وVca هي سعة الموجة المربعة. مبدأ العمل هو: عندما تكون الموجة المربعة في النصف الموجب من الدورة، يتم تشغيل الثنائيين D2 وD4، ثم يقوم المكثف C1 بشحن C4 ويقوم C2 بشحن C3؛ وعندما تكون الموجة المربعة في النصف الموجب من الدورة، يتم تشغيل الثنائيين D1 وD3، ثم يقوم المكثف C1 بتفريغ شحنته إلى C3 ويقوم C2 بتفريغ شحنته إلى C4. بهذه الطريقة، وبعد عدة دورات من الموجة المربعة، يستقر الجهد على مكثفات إزالة التضمين C3 وC4. ويُعطى تعبير الجهد كما يلي:بالنسبة للجيروسكوب الميكانيكي السيليكوني الدقيق الذي تمت دراسته في هذه الورقة، فإن سعته الساكنة في حدود عدة بيكوفاراد، وتغير السعة أقل من 0.5 بيكوفاراد، بينما سعة إزالة التضمين المستخدمة في الدائرة في حدود 100 بيكوفاراد، لذلك يوجد CC0》∆C و C2》∆C2، ويتم الحصول على كسب تحويل جهد المكثف من خلال الصيغة المبسطة التالية:حيث أن Kpa هو عامل التضخيم للمضخم التفاضلي، و C0 هي سعة إزالة التضمين، و C هي السعة الثابتة لسعة الكشف، و Vca هي سعة الموجة الحاملة، و VD هو انخفاض الجهد في حالة التشغيل للثنائي.وصلة تحويل السعة إلى جهديُعدّ التحكم في الطور جزءًا أساسيًا من التحكم في محرك الجيروسكوب بتقنية الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS). تستطيع تقنية الحلقة المغلقة الطورية تتبع تغير تردد إشارة الدخل ضمن نطاق التردد المُلتقط، وتثبيت إزاحة الطور. لذا، تستخدم هذه الورقة البحثية تقنية الحلقة المغلقة الطورية للتحكم في طور الجيروسكوب، ويُوضح الشكل 3 مخططها الهيكلي الأساسي.الشكل 3: مخطط هيكلي للبنية الأساسية لـ PLLنظام PLL هو نظام تنظيم طور تلقائي ذو تغذية راجعة سالبة، ويمكن تلخيص مبدأ عمله كما يلي: يتم إدخال إشارة الدخل الخارجية ui(t) وإشارة التغذية الراجعة uo(t) الخارجة من مذبذب التحكم بالجهد (VCO) إلى مُفَرِّق الطور في آنٍ واحد لإجراء مقارنة طورية بين الإشارتين. ويُخرج مُفَرِّق الطور إشارة جهد خطأ ud(t) تعكس فرق الطور θe(t) بين الإشارتين. تُمرَّر الإشارة عبر مرشح الحلقة لتصفية مكونات التردد العالي والضوضاء، والحصول على مذبذب تحكم بالجهد uc(t). يقوم مذبذب التحكم بالجهد بضبط تردد إشارة الخرج وفقًا لجهد التحكم هذا، بحيث يقترب تدريجيًا من تردد إشارة الدخل، وإشارة الخرج النهائية uo(t). عندما يتساوى تردد ui(t) مع uo(t) أو يصل إلى قيمة ثابتة، تصل الحلقة إلى حالة التزامن.التحكم التلقائي في الكسبنظام التحكم التلقائي في الكسب (AGC) هو نظام تغذية راجعة سلبية ذو حلقة مغلقة مع تحكم في السعة، والذي يوفر، بالاشتراك مع حلقة قفل الطور، اهتزازًا مستقرًا في السعة والطور لوضع تشغيل الجيروسكوب. يوضح الشكل 4 مخطط هيكله.الشكل 4. مخطط هيكل التحكم التلقائي في الكسبيمكن تلخيص مبدأ عمل التحكم التلقائي في الكسب على النحو التالي: يتم إدخال الإشارة ui(t) التي تحتوي على معلومات إزاحة محرك الجيروسكوب إلى وصلة كشف السعة، ويتم استخراج إشارة سعة إزاحة المحرك عن طريق إزالة التضمين بالضرب، ثم يتم ترشيح مكون التردد العالي والضوضاء بواسطة مرشح تمرير منخفض؛ في هذه الحالة، تكون الإشارة عبارة عن إشارة جهد مستمر نقية نسبيًا تميز إزاحة المحرك، ثم يتم التحكم في الإشارة عند قيمة مرجعية معينة من خلال وصلة PI، ويتم إخراج الإشارة الكهربائية ua(t) التي تتحكم في سعة المحرك لإكمال التحكم في السعة.خاتمةتتناول هذه الورقة البحثية حلقة التحكم في وضع القيادة لجيروسكوب MEMS، بما في ذلك النموذج، وتحويل السعة إلى حالة عدم التزامن، وتحويل السعة إلى جهد، وحلقة الطور المقفلة، والتحكم التلقائي في الكسب. وبصفتها شركة مصنعة لمستشعرات جيروسكوب MEMS، أجرت شركة Micro-Magic Inc أبحاثًا معمقة حول جيروسكوبات MEMS، وساهمت بشكل متكرر في نشر المعرفة المتعلقة بها ومشاركتها. لفهم أعمق لجيروسكوب MEMS، يمكنكم الرجوع إلى معلمات MG-501 وMG1001.إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن منتجات MEMS، فيرجى الاتصال بنا. MG502جيروسكوب MEMS MG502   

النقاط الرئيسيةالمنتج: جهاز استشعار الشمال بالقصور الذاتيالميزات الرئيسية:المكونات: يستخدم جيروسكوب MEMS لقياس السرعة الزاوية وحساب اتجاه السمت، بمساعدة تعويض خطأ الوضع.الوظيفة: توفر قياس السمت في الوقت الحقيقي باستخدام بيانات دوران الأرض، مع تصحيحات لأخطاء الميل والدوران.التطبيقات: مثالية للملاحة في الطائرات والطائرات بدون طيار والمركبات، وخاصة في المناطق التي لا تتوفر فيها تغطية موثوقة لنظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS).تعويض الأخطاء: يتم تعويض أخطاء الوضع (الميل والدوران) وأخطاء تركيب الجيروسكوب لتحسين الدقة.الخلاصة: يوفر جهاز تحديد الاتجاه الشمالي قياسات دقيقة للسمت مع الحد الأدنى من الخطأ، وهو مناسب للملاحة وتحديد الاتجاه في تطبيقات متنوعة.1. مبدأ عمل الباحث عن الشمال بالقصور الذاتييعتمد مبدأ عمل جهاز تحديد الشمال بالقصور الذاتي على قياس السرعة الزاوية لدوران الأرض باستخدام جيروسكوب، ثم حساب الزاوية بين الشمال والاتجاه المقاس. لنفترض أن خط عرض S عند موقع حامل في نصف الكرة الشمالي هو φ، وأن متجه السرعة الزاوية Ω لدوران الأرض عند تلك النقطة له مركبة أفقية شمالية مقدارها Ωx0 ومركبة رأسية لأعلى مقدارها Ωz0، عندئذٍ يكون هناكبافتراض أن الحامل أفقي تمامًا وأن الزاوية بينه وبين الشمال الحقيقي هي H، فإن مركبة على المحور الحساس لجيروسكوب باحث الشمال، أي قيمة قياس الجيروسكوب، هي:وبما أن قيمتي θ وθ معروفتان، يمكن حساب زاوية السمت بهذه الطريقة، أي قيمة خرج جهاز تحديد الشمال في ظل الظروف المثالية المتمثلة في وضع أفقي مطلق للحامل وعدم وجود خطأ في التركيب. عمليًا، يؤثر خطأ زاوية وضع الحامل وخطأ تركيب الجيروسكوب على قيمة قياس الجيروسكوب، مما يؤدي إلى انخفاض دقة قياس جهاز تحديد الشمال.2. تحليل خطأ زاوية وضعية حاملة الطائراتعرّف نظام الإحداثيات الجغرافية المكانية O-XYZ: مركز كتلة الحامل هو O، ويمتد المحور X شمالًا على طول خط الزوال المحلي، ويمتد المحور Y غربًا على طول خط العرض المحلي، ويكون المحور Z عموديًا على المستوى الأفقي المحلي لأعلى؛ وتكون المستويات XOY وYOZ وXOZ متعامدة مع بعضها البعض، مما يقسم الفضاء إلى ثمانية أشكال سداسية.لتبسيط التحليل، يُفترض أن مركز الجيروسكوب الخاص بجهاز تحديد الشمال يتطابق مع مركز كتلة المركبة الحاملة. عند إهمال خطأ التركيب، يتطابق محور قياس جيروسكوب جهاز تحديد الشمال مع خطي مقدمة ومؤخرة المركبة الحاملة. يقع متجه الوحدة OM على المحور الحساس للجيروسكوب، وهو متجه أمامي على امتداد خطي مقدمة ومؤخرة المركبة الحاملة، بينما يكون متجه الوحدة ON عموديًا على OM باتجاه اليسار. تُعرَّف زاوية خطأ وضعية المركبة الحاملة كما يلي: زاوية خطأ الميل هي الزاوية بين OM وOXb (إسقاط OM على المستوى الأفقي)، ويكون الجزء الأمامي من المركبة الحاملة موجبًا عند رفعه؛ زاوية خطأ الدوران هي الزاوية بين ON وOYb (خط تقاطع شكل المركبة الحاملة مع المستوى الأفقي فوق ON)، ويكون الجانب الأيسر من المركبة الحاملة موجبًا عند رفعه. الزاوية بين OX وOXb هي زاوية السمت H. ويمكن استنتاج العلاقة الرأسية التالية بسهولة: OYb⊥OXb ⊥OZ، OYb⊥OZ، OXb⊥ oz، أي أن المستويات XbOYb وXbOZ وYbOZ متعامدة. تشكل هذه المستويات الثلاثة نظام إحداثيات الفضاء الحامل O-XbYbZ، كما هو موضح في الشكل 1، والذي يمكن فهمه على أنه ناتج عن نظام إحداثيات الفضاء الجغرافي O-XYZ بتدوير زاوية السمت H باتجاه عقارب الساعة.المركبة الأفقية والمركبة الرأسية للسرعة الزاوية لدوران الأرض عند النقطة التي يقع فيها الحامل هما المتجهان OA وOB على التوالي، وبالتالي فإن إحداثيات النقطتين A وB تقع في نظام الإحداثيات O-XbYbZ. يتم الحصول على إحداثيات M وN باستخدام الهندسة التحليلية للفضاء. بما أن النقاط الثلاث M وO وN تقع جميعها على مستوى الحامل، يمكن الحصول على معادلة المستوى MON وفقًا لتعبير طريقة النقطة للمستوى.قيمة الجيروسكوب المقاسة لباحث الشمال هي مجموع القيم المسقطة لـ OA و OB على المحور الحساس OM، كما هو موضح في الصيغة:يتم تحويل هذه الصيغة إلى تعبير مثالي للقيمة المقاسة عندما تكون θ = 0°. خطأ قياس الجيروسكوب:يمكن ملاحظة أن خطأ قيمة قياس الجيروسكوب في هذا الوقت مرتبط بزاوية خطأ الميل، وزاوية السمت H وخط العرض، وزاوية خطأ الدوران ناتجة عن دوران مستوى الحامل حول خطوط الرأس والذيل، أي المحور الحساس OM، لذلك فإن زاوية الخطأ ليس لها تأثير على القيمة المقاسة MOM على OM.3. ملخصستواجه عملية تحديد الشمال العديد من مصادر الخطأ، ولذا تسعى شركة مايكرو-ماجيك جاهدةً لتطوير تقنيات أكثر نضجًا وأجهزة قياس بالقصور الذاتي أكثر فعالية من حيث التكلفة. في جهاز تحديد الشمال الجديد بتقنية MEMS لحفر المناجم NF1000، أُضيفت وظيفة تعويض الاتجاه، بالإضافة إلى جهاز تحديد الشمال NF2000 ذي التكلفة المنخفضة، وأصغر جهاز تحديد شمال ثلاثي المحاور بتقنية MEMS في العالم NF3000، ندعوكم لاكتشافه. NF1000نظام الملاحة بالقصور الذاتي عالي الأداء، نظام MEMS ديناميكي، باحث عن الشمال -

النقاط الرئيسيةالمنتج: طريقة تحديد المواقع الأرضية باستخدام وحدة قياس القصور الذاتي وكاميرا ثابتةالميزات الرئيسية:المكونات: وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) وكاميرا ثابتة، مثبتة بإحكام لتحديد المواقع بشكل مستقر.الوظيفة: تجمع بين قياس الوضع عالي الدقة من وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) وتحديد الموقع البصري من الكاميرا لتحديد الموقع الأرضي بدقة.التطبيقات: مناسب للطائرات بدون طيار والروبوتات والمركبات ذاتية القيادة.دمج البيانات: يدمج بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي مع صور الكاميرا لتحديد الإحداثيات الجغرافية الدقيقة.الخلاصة: تعمل هذه الطريقة على تحسين دقة وكفاءة تحديد المواقع مع تبسيط عملية المعايرة، مع إمكانية استخدامها على نطاق واسع في مختلف المجالات التكنولوجية.يقدمطريقة لتحديد المواقع الأرضية، حيث يتم تثبيت وحدة قياس بالقصور الذاتي (IMU) وكاميرا بشكل ثابت. تجمع هذه الطريقة بين دقة قياس الوضعية العالية التي توفرها وحدة القياس بالقصور الذاتي وقدرات تحديد الموقع البصري للكاميرا، لتحقيق تحديد دقيق وفعال للموقع الأرضي. فيما يلي الخطوات التفصيلية لهذه الطريقة:أولاً، قم بتثبيت وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) والكاميرا بإحكام لضمان ثبات الوضع النسبي بينهما. تُغني هذه الطريقة عن خطوات معايرة العلاقة بين الكاميرا ووحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) المُرهقة في الطريقة التقليدية، وتُبسط عملية التشغيل.بعد ذلك، تُستخدم وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) لقياس تسارع وسرعة دوران المركبة في الإطار المرجعي بالقصور الذاتي. تحتوي وحدة القياس بالقصور الذاتي على مستشعر تسارع وجيروسكوب، قادرين على استشعار حالة حركة المركبة في الوقت الفعلي. يتولى مستشعر التسارع مسؤولية رصد معدل التسارع الحالي، بينما يرصد الجيروسكوب التغيرات في اتجاه المركبة وزاوية دورانها وميلها. توفر هذه البيانات معلومات أساسية لحساب الوضع وتحديد موقع المركبة لاحقًا.بعد ذلك، وبناءً على البيانات المقاسة بواسطة وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU)، تُحسب معلومات وضعية المركبة في نظام إحداثيات الملاحة من خلال عملية التكامل وخوارزمية حل الوضعية. يشمل ذلك زاوية الانعراج، وزاوية الميل، وزاوية الدوران، وغيرها من زوايا المركبة. وبفضل معدل التحديث العالي لوحدة القياس بالقصور الذاتي، والذي يصل إلى أكثر من 100 هرتز، يمكنها توفير بيانات دقيقة للغاية عن الوضعية في الوقت الفعلي.في الوقت نفسه، تلتقط الكاميرا نقاطًا مميزة على سطح الأرض أو معلومات عن المعالم، وتُنتج بيانات صورية. تحتوي هذه البيانات على معلومات مكانية غنية، ويمكن استخدامها في عمليات الدمج مع بيانات وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU).بعد ذلك، تُدمج معلومات الوضعية التي يوفرها جهاز القياس بالقصور الذاتي (IMU) مع بيانات الصورة الملتقطة بالكاميرا. ومن خلال مطابقة نقاط المعالم في الصورة مع النقاط المعروفة في نظام الإحداثيات الجغرافية، بالإضافة إلى بيانات الوضعية من جهاز القياس بالقصور الذاتي، يمكن حساب الموقع الدقيق للكاميرا في نظام الإحداثيات الجغرافية.أخيرًا، تُستخدم مصفوفة الإسقاط لحساب تقاطع الخط العمودي للحصول على الموقع المكاني للهدف. تجمع هذه الطريقة بين بيانات وضعية وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) وبيانات صورة الكاميرا لتحقيق تقدير دقيق للموقع المكاني للهدف من خلال حساب مصفوفة الإسقاط ونقطة التقاطع.تتيح هذه الطريقة تحديد المواقع الأرضية بدقة وكفاءة عاليتين. يُسهّل التثبيت الثابت لوحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) والكاميرا عملية التشغيل ويقلل من أخطاء المعايرة. في الوقت نفسه، يُحسّن الجمع بين معدل التحديث العالي لوحدة القياس بالقصور الذاتي وقدرة الكاميرا على تحديد المواقع بصريًا دقة تحديد المواقع والأداء في الوقت الفعلي. تتمتع هذه الطريقة بآفاق تطبيق واسعة في مجالات مثل الطائرات بدون طيار والروبوتات والقيادة الذاتية.تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن هذه الطريقة تتمتع بالعديد من المزايا، إلا أنها قد تتأثر ببعض العوامل في التطبيقات العملية، مثل الضوضاء البيئية والتداخل الديناميكي، وما إلى ذلك. لذلك، في التطبيقات العملية، يلزم إجراء تعديل المعلمات وتحسينها وفقًا لظروف محددة لتحسين استقرار وموثوقية تحديد المواقع.لخصتشرح المقالة أعلاه طريقة تحديد الموقع الأرضي عند تثبيت وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) والكاميرا بشكل ثابت. وتصف بإيجاز قدرة وحدة القياس بالقصور الذاتي على قياس الوضع بدقة عالية، وقدرات الكاميرا على تحديد الموقع البصري، مما يُمكّن من تحقيق تحديد موقع أرضي فعال ودقيق. تتميز وحدات القياس بالقصور الذاتي بتقنية MEMS، التي طورتها شركة Micro-Magic Inc، بدقة عالية نسبيًا، مثل U3000 وU7000، وهي منتجات فائقة الدقة ومخصصة للملاحة. ويمكنها تحديد الموقع والاتجاه بدقة. لمزيد من المعلومات حول وحدات القياس بالقصور الذاتي، يُرجى التواصل مع فنيينا المختصين في أقرب وقت.U7000جيروسكوب RS232/485 IMU لمنصة تثبيت هوائي الرادار/الأشعة تحت الحمراء U3000مستشعر IMU MEMS من نوع IMU3000، دقة 1، مخرج رقمي RS232، RS485، TTL، Modbus اختياري 

النقاط الرئيسيةالمنتج: مقياس تسارع كوارتز Q-Flexالميزات الرئيسية:المكونات: تصميم بندول كوارتز عالي النقاء مع نظام تغذية راجعة مغلق الحلقة لقياسات التسارع الدقيقة.الوظيفة: توفر بيانات تسارع دقيقة ومستقرة، مع ضوضاء منخفضة واستقرار جيد على المدى الطويل، وهي فعالة بشكل خاص في التشغيل ذي الحلقة المغلقة.التطبيقات: مثالية للملاحة الجوية والتحكم في وضعية الطائرات، والاستكشاف الجيولوجي، والبيئات الصناعية التي تتطلب قياسات دقيقة بالقصور الذاتي.طريقة القياس: قياس استجابة التردد في الحلقة المغلقة، مما يضمن تقديرًا موثوقًا لمعامل التخميد وأداءً دقيقًا.الخلاصة: يوفر مقياس التسارع Q-Flex دقة واستقرارًا عاليين، مما يجعله ذا قيمة لتطبيقات الملاحة والتحكم والقياس الصناعي.مقياس التسارع Q-Flex هو نوع من أجهزة القياس بالقصور الذاتي، يستخدم بندول الكوارتز لقياس تسارع الجسم من خلال خاصية انحرافه عن وضع التوازن بفعل قوة القصور الذاتي. وبفضل معامل درجة الحرارة المنخفض لمادة الكوارتز عالية النقاء وخصائصه الهيكلية المستقرة، يتميز مقياس التسارع Q-Flex بدقة قياس عالية، وضوضاء قياس منخفضة، واستقرار جيد على المدى الطويل، ويُستخدم على نطاق واسع في التحكم في وضعية الطائرات، والملاحة والتوجيه، بالإضافة إلى الاستكشاف الجيولوجي والبيئات الصناعية الأخرى.1. طريقة الكشف لمقياس التسارع Q-Flexعندما يكون النظام في حالة الحلقة المفتوحة، ولأن النظام لا يستطيع إنتاج عزم التغذية الراجعة، فإن مجموعة البندول تتعرض لعزم قصور ذاتي ضعيف أو عزم نشط لمحول عزم الدوران، ويلامس بندول الكوارتز بسهولة حديد النير وظاهرة التشبع، مما يجعل من الصعب للغاية اختبار معلمات التخميد في حالة الحلقة المفتوحة، لذلك، تعتبر معلمات التخميد قابلة للقياس في حالة الحلقة المغلقة للنظام.تعكس خصائص التردد في الحلقة المغلقة لنظام التحكم تغير سعة وطور إشارة الخرج مع تردد إشارة الدخل. يكون استجابة التردد للنظام المستقر عند نفس تردد إشارة الدخل، وتكون سعته وطوره دالتين للتردد، لذا يمكن استخدام منحنى خصائص السعة والطور لاستجابة التردد لتحديد النموذج الرياضي للنظام. وللحصول على معلمات التخميد الفعلية لمقياس التسارع، تُستخدم طريقة قياس استجابة التردد في الحلقة المغلقة.في طريقة قياس استجابة التردد ذات الحلقة المغلقة، يُثبَّت مقياس التسارع على طاولة اهتزاز أفقية في وضعية "البندول"، بحيث يتوافق اتجاه إدخال التسارع من طاولة الاهتزاز مع المحور الحساس لمقياس التسارع. يُزيل هذا الوضع الأفقي لمقياس التسارع في وضعية "البندول" تأثير الجاذبية على عدم تناظر التسارع المُدخل.الشكل 1: منحنى خصائص التردد لسعة الحلقة المغلقة لـ qfasعن طريق التحكم في الهزاز الأفقي، يتم تطبيق إشارة تسارع جيبية مقدارها 6 g (حيث g هو تسارع الجاذبية الأرضية، 1 g ≈ 9.8 م/ث²)، بتردد متزايد تدريجيًا من 0 إلى 600 هرتز، على مقياس التسارع Q-Flex، مما يعكس توهين السعة وتأخير الطور لخرج مقياس التسارع ضمن نطاق التصميم وعرض النطاق الترددي الخاص به. سيُنتج مقياس التسارع الخرج المقابل تحت تأثير طاولة الاهتزاز، ويقوم مسجل معدل أخذ العينات العالي المتصل بكلا طرفي مقاومة أخذ العينات بتسجيل خرج مقياس التسارع، ورسم منحنى خصائص السعة والتردد الموضح في الشكل 1.في نطاق تمرير منحنى خصائص السعة-التردد لمقياس التسارع، يحافظ مقياس التسارع المرن المصنوع من الكوارتز على قدرة جيدة على تتبع التسارع. مع زيادة تردد التسارع المدخل، تبلغ ذروة رنين النظام 565 هرتز، وقيمة Mr تساوي 32 ديسيبل، وتردد القطع للنظام 582 هرتز. عند هذا التردد، تبدأ سعة النظام في إنتاج توهين يزيد عن 3 ديسيبل. بما أن القصور الذاتي الدوراني والصلابة وبقية معلمات حلقة التحكم المؤازر لمقياس التسارع Q-Flex معروفة، تُستخدم خصائص السعة-التردد للنظام لحساب المعلمة المجهولة δ. تُعطى دالة نقل الحلقة المغلقة للنظام كما يلي:المعادلة 1تقوم طريقة المربعات الصغرى بتقدير معلمات النموذج بناءً على البيانات المرصودة الفعلية، ويتم الحصول على مجموعة من بيانات سعة التردد عن طريق توليد مدخل تسارع خارجي من خلال هزاز أفقي، والذي يتم قياسه بواسطة مسجل قلم، كما هو موضح في الجدول 1.الجدول 1: بيانات أخذ عينات سعة التردد لـ qfasتُعتبر دالة استجابة السعة والتردد لنظام مقياس التسارع الانحنائي المصنوع من الكوارتز ذي المعلمات المعروفة هي دالة الهدف، ويتم تحديد مجموع مربعات البواقي ذي المعلمات المجهولة على النحو التالي:المعادلة 2حيث n هو عدد نقاط الميزة المختارة. باستخدام المعادلة أعلاه، يتم اختيار قيمة مناسبة لـ δ بحيث تكون قيمة D(δ) في أدنى قيمة لها. يتم الحصول على معامل التخميد المطلوب δ = 7.54 × 10⁻⁴ نيوتن.متر.ثانية/راديان باستخدام طريقة المربعات الصغرى.تم إنشاء نموذج محاكاة الحلقة المغلقة للنظام، وتم استبدال معامل التخميد في نموذج رأس مقياس التسارع المرن الكوارتزي وتمت محاكاة النظام، وتم رسم منحنى خصائص السعة والتردد للنظام كما هو موضح في الشكل 2، وهو أقرب إلى المنحنى المقاس.الشكل 2: خصائص تردد السعة الحقيقية ومخرجات محاكاة المعلماتحلت بعض الدراسات توزيع التخميد للغشاء الكهروإجهادي على سطح البندول باستخدام طريقة فرق المجال الزمني المحدود، ووجدت أن معامل التخميد للغشاء الكهروإجهادي للبندول هو 1.69 × 10⁻⁴ نيوتن.متر.ثانية/راديان، مما يشير إلى أن معامل التخميد الذي تم الحصول عليه من خلال تحديد استجابة النظام للسعة والتردد له نفس رتبة المقدار للقيمة المحسوبة نظريًا، وأن الخطأ ينشأ من تخميد مادة الهيكل الميكانيكي، وخطأ التركيب أثناء التثبيت والاختبار، وخطأ إدخال الهزاز، وعوامل بيئية أخرى.2. الخاتمةتوفر شركة Micro-Magic Inc مقاييس تسارع كوارتز عالية الدقة، مثل AC-5، ذات خطأ صغير ودقة عالية، والتي تتميز بثبات انحياز يبلغ 5 ميكروغرام، وقابلية تكرار عامل المقياس من 50 إلى 100 جزء في المليون، ووزن 55 غرام، ويمكن استخدامها على نطاق واسع في مجالات حفر النفط، ونظام قياس الجاذبية الصغرى الحاملة، والملاحة بالقصور الذاتي. AC5مقياس تسارع بندول كوارتز بنطاق قياس واسع 50 غرامًا، مقياس تسارع مرن كوارتز 

النقاط الرئيسيةالمنتج: حلول الملاحة المتكاملة GNSS/INSالميزات الرئيسية:المكونات: يتضمن النظام المتكامل جهاز استقبال GNSS ووحدة قياس القصور الذاتي (IMU) وأجهزة استشعار اختيارية مثل LiDAR أو عدادات المسافة.الوظيفة: الحفاظ على الدقة والاستقرار أثناء فقدان إشارة نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية باستخدام أجهزة استشعار إضافية أو قيود حالة الحركة مثل ZUPT.التطبيقات: مثالية للملاحة الحضرية، والتعدين، وتسجيل النفط، وغيرها من البيئات التي قد تعاني من عوائق في الإشارة.الملاحة بالقصور الذاتي: تستخدم الجيروسكوبات ومقاييس التسارع لقياس الموقع والسرعة والتسارع.الخلاصة: تصميم النظام المتكامل يتطور باستمرار، مع حلول تعزز المتانة في البيئات الصعبة مع تحقيق التوازن بين التكلفة والتعقيد.في نظام الملاحة المتكامل GNSS/INS، تلعب قياسات GNSS دورًا حاسمًا في تصحيح نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS). لذا، يعتمد الأداء السليم للنظام المتكامل على استمرارية واستقرار إشارات الأقمار الصناعية. مع ذلك، عندما يعمل النظام تحت الجسور أو تحت ظلال الأشجار أو داخل المباني الحضرية، قد تتعرض إشارات الأقمار الصناعية للتشويش أو التداخل، مما قد يؤدي إلى فقدان إشارة جهاز استقبال GNSS. تتناول هذه المقالة حلولًا للحفاظ على دقة واستقرار أنظمة الملاحة المتكاملة GNSS/INS عند فقدان إشارات الأقمار الصناعية.عندما تنقطع إشارة القمر الصناعي لفترة طويلة، يؤدي نقص تصحيحات نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS) إلى تراكم أخطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) بسرعة، لا سيما في الأنظمة ذات وحدات القياس بالقصور الذاتي منخفضة الدقة. وتؤدي هذه المشكلة إلى انخفاض دقة واستقرار واستمرارية عمل النظام المتكامل. لذا، من الضروري معالجة هذه المشكلة لتعزيز متانة النظام المتكامل في مثل هذه البيئات المعقدة.1. حلان رئيسيان لمعالجة فقدان الإشارة في أنظمة الملاحة عبر الأقمار الصناعية/أنظمة الملاحة بالقصور الذاتييوجد حاليًا حلان رئيسيان لمعالجة سيناريو فقدان إشارة الأقمار الصناعية.الحل الأول: دمج أجهزة استشعار إضافيةمن جهة، يمكن دمج أجهزة استشعار إضافية في نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية/نظام الملاحة بالقصور الذاتي الحالي، مثل عدادات المسافة، وتقنية الليدار، وأجهزة الاستشعار الفلكية، وأجهزة الاستشعار البصرية. وبالتالي، عندما يؤدي فقدان إشارة القمر الصناعي إلى تعطل نظام الملاحة العالمي عبر الأقمار الصناعية، يمكن لأجهزة الاستشعار المضافة حديثًا توفير معلومات القياس وتشكيل نظام متكامل جديد مع نظام الملاحة بالقصور الذاتي للحد من تراكم أخطاء هذا النظام. وتشمل المشكلات المتعلقة بهذا النهج زيادة تكاليف النظام نتيجة لأجهزة الاستشعار الإضافية، واحتمالية تعقيد التصميم إذا تطلبت أجهزة الاستشعار الجديدة نماذج ترشيح معقدة.الشكل 1: نظرة عامة على نظام الملاحة المتكامل GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.الحل الثاني: تقنية زوبتمن جهة أخرى، يمكن إنشاء نموذج تحديد المواقع مع قيود حالة الحركة بناءً على خصائص حركة المركبة. لا تتطلب هذه الطريقة إضافة مستشعرات جديدة إلى النظام المتكامل الحالي، مما يوفر تكاليف إضافية. عند عدم توفر نظام تحديد المواقع العالمي عبر الأقمار الصناعية (GNSS)، تُوفّر قيود حالة الحركة معلومات القياس الجديدة للحد من تباعد نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS). على سبيل المثال، عندما تكون المركبة ثابتة، يمكن تطبيق تقنية تحديث السرعة الصفرية (ZUPT) للحد من تراكم أخطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي.تُعدّ تقنية ZUPT طريقةً منخفضة التكلفة وشائعة الاستخدام للحدّ من تباعد نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS). نظريًا، عندما تكون المركبة ثابتة، يجب أن تكون سرعتها صفرًا. مع ذلك، ونظرًا لتراكم أخطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي بمرور الوقت، فإن سرعة الخرج لا تكون صفرًا، لذا يمكن استخدامها كمقياس لخطأ السرعة. وبالتالي، استنادًا إلى شرط أن تكون سرعة المركبة صفرًا، يمكن وضع معادلة قياس مناسبة، توفر معلومات قياس للنظام المتكامل وتُقلّل من تراكم أخطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي.الشكل 2: مخطط انسيابي لخوارزمية GNSSIMU القائمة على ZUPT والمرتبطة بإحكام مع CERAV.مع ذلك، يتطلب تطبيق تقنية تحديث السرعة الصفرية (ZUPT) ثبات المركبة، مما يجعلها تقنية ثابتة لا توفر معلومات القياس أثناء المناورات العادية. عمليًا، يتطلب هذا توقف المركبة بشكل متكرر من حالة الحركة، مما يقلل من قدرتها على المناورة. إضافةً إلى ذلك، تتطلب تقنية ZUPT رصدًا دقيقًا للحظات ثبات المركبة. في حال فشل الرصد، قد تُقدَّم معلومات قياس غير صحيحة، مما قد يؤدي إلى فشل هذه الطريقة، بل وحتى إلى انخفاض دقة النظام المتكامل أو انحرافها.خاتمةقد يؤدي فقدان إشارات الأقمار الصناعية إلى تراكم سريع للأخطاء في نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS)، لا سيما في البيئات المعقدة كالمناطق الحضرية. يُطرح هنا حلان رئيسيان: إضافة مستشعرات إضافية، مثل مستشعرات LiDAR أو المستشعرات البصرية، لتوفير قياسات بديلة، أو استخدام قيود حالة الحركة، مثل تقنية تحديث السرعة الصفرية (ZUPT)، لتصحيح أخطاء نظام الملاحة بالقصور الذاتي. لكل نهج مزاياه وتحدياته، فدمج المستشعرات يزيد التكاليف والتعقيد، بينما تتطلب تقنية ZUPT أن تكون المركبة ثابتة وأن يتم رصدها بدقة لتكون فعالة.تتبوأ شركة مايكرو ماجيك مكانة رائدة في مجال تكنولوجيا الملاحة بالقصور الذاتي، وقد طرحت مؤخرًا ثلاثة منتجات من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي بتقنية MEMS مدعومة بنظام GNSS، بمستويات دقة متفاوتة (المستوى الصناعي، والمستوى التكتيكي، ومستوى الملاحة). ومن الجدير بالذكر أن نظام الملاحة بالقصور الذاتي MEMS GNSS/INS I3500 من المستوى الصناعي يتميز بعدم استقرار انحياز يبلغ 2.5 درجة/ساعة، وانحراف عشوائي زاوي يبلغ 0.028 درجة/√ساعة، بالإضافة إلى مقياس تسارع MEMS عالي الدقة ذي نطاق واسع (±6g، مع انعدام عدم استقرار الانحياز).

النقاط الرئيسيةالمنتج: مقياس تسارع MEMS عالي الدقة ACM 1200سمات:ثبات الانحياز: 100 ملغ لتعويض موثوق به عند انعدام الجاذبيةالدقة: 0.3 ملغ لقياسات دقيقةنطاق درجة الحرارة: معايرة المصنع من -40 درجة مئوية إلى +80 درجة مئويةالتطبيقات: مصمم لرصد الميل في المنشآت الهيدروليكية والهندسة المدنية والبنية التحتيةالمزايا: دقة عالية (دقة ميل 0.1 درجة)، فعالة في البيئات الديناميكية، تعالج المعايير الرئيسية مثل الضوضاء المنخفضة، والتكرارية، والحساسية عبر المحاور، مما يعزز الموثوقية والأداء على المدى الطويل في أنظمة استشعار الميل.في مجال أنظمة الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS)، أصبحت مقاييس التسارع السعوية تقنية أساسية لاستشعار الميل. تواجه هذه الأجهزة، الضرورية للعديد من التطبيقات الصناعية والاستهلاكية، تحديات كبيرة، لا سيما في البيئات الديناميكية التي تكثر فيها الاهتزازات والصدمات. يتطلب تحقيق دقة عالية، مثل دقة ميل تصل إلى 0.1 درجة، معالجة مجموعة من المواصفات الفنية وعوامل الخطأ. تتناول هذه المقالة المعايير والحلول الرئيسية لاستشعار الميل بفعالية باستخدام مقاييس التسارع الكهروميكانيكية الدقيقة.1. المعايير الأساسية لاستشعار الميل بدقةاستقرار الانحياز: يشير استقرار الانحياز إلى قدرة مقياس التسارع على الحفاظ على إزاحة ثابتة عند انعدام الجاذبية بمرور الوقت. يضمن استقرار الانحياز العالي بقاء قراءات المستشعر موثوقة وغير منحرفة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على دقة قياسات الميل. الانحراف الناتج عن تغيرات درجة الحرارة: قد تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى تغيرات في انحراف مقياس التسارع عند انعدام الجاذبية. ويُعدّ تقليل هذه التغيرات، المعروفة باسم انحراف معامل درجة الحرارة، أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الدقة في مختلف ظروف التشغيل.انخفاض مستوى الضوضاء: يمكن أن تؤثر الضوضاء في قراءات المستشعر بشكل كبير على دقة قياسات الميل. لذا، تُعد مقاييس التسارع منخفضة الضوضاء ضرورية لتحقيق قراءات ميل دقيقة ومستقرة، خاصة في البيئات الثابتة.قابلية التكرار: تشير قابلية التكرار إلى قدرة المستشعر على إنتاج نفس المخرجات في ظل ظروف متطابقة خلال تجارب متعددة. تضمن قابلية التكرار العالية أداءً متسقًا، وهو أمر بالغ الأهمية لاستشعار الميل بشكل موثوق.تصحيح الاهتزاز: في البيئات الديناميكية، يمكن أن يؤدي الاهتزاز إلى تشويه بيانات الميل. يعمل تصحيح الاهتزاز الفعال على تقليل تأثير هذه الاضطرابات، مما يسمح بإجراء قياسات دقيقة للميل حتى عندما يتعرض المستشعر لاهتزازات خارجية.حساسية المحور المتقاطع: يقيس هذا المعامل مدى تأثر خرج المستشعر بالتسارعات العمودية على محور القياس. وتُعدّ حساسية المحور المتقاطع المنخفضة ضرورية لضمان استجابة مقياس التسارع بدقة للميل على طول المحور المقصود فقط.2. التحديات في البيئات الديناميكيةتُشكّل البيئات الديناميكية تحديات كبيرة لمقاييس التسارع الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) في تطبيقات استشعار الميل. إذ يمكن أن تُؤدي الاهتزازات والصدمات إلى أخطاء تُشوّه بيانات الميل، مما يُؤدي إلى عدم دقة كبيرة في القياس. على سبيل المثال، تحقيق

النقاط الرئيسيةالمنتج: وحدة قياس القصور الذاتي MEMS UF300A من شركة Micro-Magic Inc (من فئة الملاحة) مقابل UF100A (من الفئة التكتيكية).ميزات جهاز الملاحة UF300A:الحجم: صغير الحجم ليناسب استخدامات متنوعةالجيروسكوب: قابلية تكرار الانحياز