جيروسكوب الألياف البصرية

اكتشف كيف تعمل الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOGs) باستخدام تأثير ساغناك، وخصائصها الرئيسية، وتطبيقاتها في مجال الطيران والفضاء، والمركبات ذاتية القيادة، وغيرها. تعرف على سبب إحداث الجيروسكوبات الليفية البصرية ثورة في تكنولوجيا الملاحة.أصبحت الجيروسكوبات الليفية البصرية مكونًا أساسيًا في العديد من الصناعات، من الطيران والفضاء إلى السيارات وحتى الإلكترونيات الاستهلاكية. تُستخدم هذه الأجهزة لقياس السرعة الزاوية، مما يوفر بيانات بالغة الأهمية لأنظمة الملاحة والتحكم. ولكن كيف تعمل؟ في هذه المدونة، سنتعمق في آلية عمل الجيروسكوبات الليفية البصرية ونستكشف أهميتها.ما هو الجيروسكوب الليفي البصري؟الجيروسكوب الليفي البصري هو نوع من الجيروسكوبات يستخدم تداخل الضوء المنتقل عبر الألياف البصرية لرصد الحركات الدورانية. على عكس الجيروسكوبات الميكانيكية التقليدية التي تعتمد على كتلة دوارة، يستخدم الجيروسكوب الليفي البصري الضوء كوسيط لقياس التغيرات الدورانية، مما يوفر دقة وموثوقية أعلى. تتميز هذه الجيروسكوبات بصغر حجمها ومتانتها، وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية.مبدأ عمل الجيروسكوب الليفي البصرييكمن جوهر الجيروسكوب الليفي البصري في مفهوم يُسمى تأثير ساغناك، وهو أساسي لفهم كيفية عمل هذه الأجهزة. إليكم شرحًا تفصيليًا خطوة بخطوة:1.تقسيم الضوء: يُقسّم شعاع الليزر إلى شعاعين منفصلين يسيران في اتجاهين متعاكسين حول ملف من الألياف البصرية. تُلفّ الألياف البصرية عادةً على شكل ملف لزيادة المسافة التي يقطعها الضوء، وبالتالي تحسين الحساسية.2.الدوران وانزياح الطور: عند تدوير الجيروسكوب، يتحرك أحد شعاعي الضوء بسرعة أكبر قليلاً في اتجاه الدوران، بينما يتحرك الشعاع الآخر بسرعة أبطأ في الاتجاه المعاكس. هذا يُحدث انزياحًا في الطور بين الشعاعين. يتأخر الشعاع الأسرع، ويتسارع الشعاع الأبطأ.3.التداخل: بعد أن تدور حزم الضوء حول الملف وتعود إلى الكاشف، ينتج عن اختلاف الطور تداخل بين الحزمتين. وتتناسب درجة هذا التداخل طرديًا مع معدل دوران الجيروسكوب.4.القياس: يتم الكشف عن نمط التداخل بواسطة كاشف ضوئي، والذي يحوله إلى إشارة كهربائية. ثم تُعالج هذه الإشارة لتحديد السرعة الزاوية أو معدل دوران الجيروسكوب. كلما زاد فرق الطور، زادت سرعة الدوران.الميزات الرئيسية للجيروسكوبات الليفية البصرية1. الدقة والحساسية: تتميز الجيروسكوبات الليفية البصرية بحساسية عالية، حيث تستطيع قياس التغيرات الطفيفة جدًا في السرعة الزاوية بدقة فائقة. وهذا ما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية في الملاحة والتحكم.2. لا توجد أجزاء متحركة: على عكس الجيروسكوبات الميكانيكية التي تعتمد على مكونات متحركة، فإن الجيروسكوبات الليفية البصرية لا تحتوي على أجزاء متحركة. وهذا يعزز موثوقيتها ويقلل من احتمالية التآكل مع مرور الوقت.3. متانة عالية: إن عدم وجود أجزاء ميكانيكية يجعل الجيروسكوبات الليفية البصرية متينة للغاية ومقاومة للصدمات والاهتزازات، مما يجعلها مثالية للاستخدام في البيئات الصعبة مثل تطبيقات الفضاء والطيران والتطبيقات العسكرية.4. تصميم مضغوط: تتميز الجيروسكوبات الليفية البصرية عمومًا بأنها أصغر حجمًا وأخف وزنًا من الجيروسكوبات التقليدية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في التطبيقات التي يكون فيها الحجم والوزن عاملين حاسمين.تطبيقات الجيروسكوبات الليفية البصريةإن تنوع ودقة الجيروسكوبات الليفية البصرية تجعلها ضرورية في العديد من المجالات:1.في مجال الطيران والفضاء: تُستخدم أجهزة قياس التذبذبات الضوئية (FOGs) على نطاق واسع في الطائرات والمركبات الفضائية لأنظمة الملاحة والتحكم. فهي تساعد في الحفاظ على الاستقرار والاتجاه والارتفاع، خاصة في البيئات التي لا تتوفر فيها إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).2.المركبات ذاتية القيادة: تلعب الجيروسكوبات الليفية البصرية دورًا حاسمًا في أنظمة الملاحة للسيارات والروبوتات ذاتية القيادة، مما يساعدها على الحفاظ على تحديد المواقع والاتجاه بدقة.3.الملاحة البحرية: في الغواصات والسفن، تُستخدم أجهزة تحديد المواقع البصرية (FOGs) لتوفير بيانات دقيقة عن الاتجاه والموقع في المواقف التي قد لا تعمل فيها أنظمة الملاحة التقليدية بشكل فعال.4.المجال العسكري: تعتبر أجهزة تحديد المواقع البصرية (FOGs) حيوية لأنظمة الملاحة التكتيكية، حيث تعتبر الدقة العالية والموثوقية أمراً ضرورياً لنجاح العمليات العسكرية.5.الإلكترونيات الاستهلاكية: تجد المواد الخشنة طريقها أيضًا إلى المنتجات الاستهلاكية مثل أجهزة الألعاب وأنظمة تثبيت الكاميرا وحتى معدات الواقع الافتراضي.معايير المنتج النموذجية وتطبيقاتهخذ الجيروسكوب الليفي البصري من سلسلة G كمثال:دقة G-F50: 0.1 - 0.3 درجة/ساعةدقة G-F60: 0.05 - 0.2 درجة/ساعةتشمل مجالات التطبيق: وحدات القياس بالقصور الذاتي الصغيرة، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، وأنظمة تتبع رؤوس توجيه الصواريخ، ووحدات الكهروضوئية، والطائرات بدون طيار، وغيرها. تُظهر هذه المنتجات آفاق التطبيق الواسعة لجيروسكوبات الألياف الضوئية في المجالين العسكري والمدني.خاتمةتُمثل الجيروسكوبات الليفية البصرية نقلة نوعية في تكنولوجيا قياس الدوران. فباستخدامها الضوء بدلاً من المكونات الميكانيكية، تُوفر دقة وموثوقية ومتانة فائقة. ومع استمرار الصناعات في طلب حلول ملاحة أكثر دقة وصغراً، سيتزايد دور الجيروسكوبات الليفية البصرية، مما يُتيح تحقيق تطورات في مجالات متنوعة، بدءاً من المركبات ذاتية القيادة وصولاً إلى هندسة الطيران والفضاء. في المرة القادمة التي تسمع فيها عن سيارة ذاتية القيادة، أو طائرة، أو أي نظام ملاحة متطور، فمن المرجح أن يكون الجيروسكوب الليفي البصري يساهم في ضمان حركة سلسة ودقيقة. إن فهم كيفية عمل هذه الأجهزة يمنحنا نظرة ثاقبة على التقنيات المتطورة التي تجعل عالمنا الحديث يعمل بكفاءة أكبر. جي-إف 50مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.جي-إف120مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.جي-إف60مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.  

استكشف تأثير تغير درجة الحرارة على الجيروسكوبات الليفية البصرية، وطرق التعويض الفعالة، والنتائج التجريبية. تعرّف على كيفية تحسين نماذج كثيرات الحدود من الدرجة الثالثة للدقة بنسبة 75%.تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOGs)، كنوع جديد من أجهزة قياس معدل الدوران الزاوي عالية الدقة، على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية والتجارية والمدنية نظرًا لصغر حجمها وموثوقيتها العالية وعمرها الطويل، مما يُشير إلى آفاق تطوير واسعة. مع ذلك، عند تقلب درجات حرارة التشغيل، تُظهر إشاراتها الخارجة انحرافًا، مما يؤثر بشكل كبير على دقة القياس ويحد من نطاق استخدامها. لذا، أصبحت دراسة أنماط الانحراف في الجيروسكوبات الليفية البصرية وتطبيق تعويض الأخطاء تحديًا بالغ الأهمية لتعزيز قدرتها على التكيف مع بيئات درجات الحرارة المتغيرة.آليات تأثير درجة الحرارة على الجيروسكوبات الليفية البصريةالجيروسكوبات الضوئية (FOGs) هي جيروسكوبات بصرية تعتمد على تأثير ساغناك، وتتكون من مصدر ضوئي، وكاشف ضوئي، ومقسم شعاع، وملف ليفي. تؤثر درجة الحرارة على دقة الجيروسكوب من خلال التأثير على أداء المكونات الداخلية.ملف الألياف: باعتباره المكون الأساسي، يُولّد ملف الألياف تأثير ساغناك عند دورانه بالنسبة للفضاء العطالي. وتؤدي الاضطرابات الحرارية إلى تعطيل التبادلية الهيكلية لجهاز قياس الدوران بالألياف، مما ينتج عنه أخطاء في فرق الطور.الكاشف الضوئي: تُحدث تغيرات درجة الحرارة المحيطة تشويشًا كبيرًا في الكاشف، وتُنتج تيارًا مظلمًا يعتمد على درجة الحرارة. كما تتأثر مقاومة الكاشف بدرجة الحرارة.مصدر الضوء: يرتبط أداء مصدر الضوء من حيث درجة الحرارة ارتباطًا وثيقًا بدقة إزاحة طور ساغناك. كما تؤثر التغيرات في القدرة الخارجة، ومتوسط ​​الطول الموجي، وعرض الطيف عند درجات حرارة مختلفة على إشارة خرج الجيروسكوب.الطرق الحالية لتعويض انحراف درجة الحرارةتوجد حاليًا ثلاث طرق رئيسية للتخفيف من انحراف درجة الحرارة:أجهزة التحكم بدرجة الحرارة المادية: يمكن إضافة أنظمة تحكم محلية بدرجة الحرارة إلى أجهزة قياس التذبذبات الليفية (FOGs) لتعويض أخطاء درجة الحرارة في الوقت الفعلي. ومع ذلك، فإن هذا يزيد من الحجم والوزن، مما يتعارض مع التوجه نحو التصغير.تعديلات البنية الميكانيكية: تضمن تقنيات مثل طريقة لف الألياف الرباعية تأثيرات حرارية متناظرة على ملف الألياف، مما يقلل من التداخل غير التبادلي. ومع ذلك، لا يزال الانحراف المتبقي يؤثر على كشف معدل الدوران الزاوي.نمذجة التعويض بالبرمجيات: إن إنشاء نماذج درجة الحرارة للتعويض يوفر المساحة ويقلل التكاليف، مما يجعلها الطريقة السائدة في الممارسة الهندسية.تجارب درجة الحرارة وتحليل النمذجةالتصميم التجريبيأُجريت الاختبارات في ثلاثة نطاقات لدرجات الحرارة:من 0 درجة مئوية إلى 20 درجة مئويةمن -40 درجة مئوية إلى -20 درجة مئويةمن 40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئويةتم ضبط درجة الحرارة الابتدائية للحجرة الحرارية، والحفاظ عليها لمدة 4 ساعات، ثم تعديلها بمعدل 5 درجات مئوية في الساعة. وسُجلت بيانات خرج الجيروسكوب. يوضح الشكل 1 نظام الاختبار، مع فاصل زمني لأخذ العينات يبلغ ثانية واحدة، وبيانات مُنعّمة على مدى 100 ثانية.النتائج الرئيسيةكشف تحليل منحنيات الإنتاج ما يلي:أظهر خرج الجيروسكوب تذبذبات كبيرة مع تغيرات درجة الحرارة.وقد اتبع منحنى الناتج نفس الاتجاهات التصاعدية أو التنازلية لمنحنى معدل درجة الحرارة.كان انحراف درجة الحرارة مرتبطًا ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة الداخلية ومعدل تغيرها.نموذج التعويضتم تطوير نموذج تعويض متعدد الحدود من الدرجة الثالثة، يتضمن العوامل التالية:نموذج عامل درجة الحرارة:Lout=L0+∑i=13ai(T−T0)i+∑j=13bjTjLout​=L0​+i=1∑3​ai​(T−T0​)i+j=1∑3​bj​Tj​بعد التعويض، وصل استقرار الانحياز إلى 0.0200 درجة/ساعة.نموذج معدل درجة الحرارة:أدى إدخال مصطلح معدل درجة الحرارة إلى تحسين استقرار الانحياز إلى 0.0163 درجة مئوية/ساعة.نموذج شامل:من خلال مراعاة كل من درجة الحرارة ومعدل تغيرها، تحسن استقرار الانحياز بشكل كبير إلى 0.0055 درجة مئوية/ساعة، محققًا انخفاضًا بنسبة 77% في الخطأ.نتائج التعويضات المجزأةتم تطبيق معايير مختلفة للتعويض عبر نطاقات درجات الحرارة، وكانت النتائج كما يلي:محور الجيروسكوبنطاق درجة الحرارةخطأ ما قبل التعويض (°/ساعة)خطأ ما بعد التعويض (°/س)نسبة تقليل الخطأالمحور السينيمن 0 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية0.025040.0051879% من -40 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية0.024040.0055077% من 40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية0.023290.0060374%المحور الصاديمن 0 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية0.023070.0059174% من -40 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية0.025350.0060276% من 40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية0.029470.0056280%المحور Zمن 0 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية0.018770.0049574% من -40 درجة مئوية إلى -20 درجة مئوية0.020250.0064973% من 40 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية0.014130.0060058%بعد إجراء التعويض، انخفضت سعة تذبذب منحنيات الخرج بشكل ملحوظ، وأصبحت أكثر استقرارًا. وبلغ متوسط ​​انخفاض الخطأ عبر نطاقات درجات الحرارة الثلاثة حوالي 75%.الخلاصة والتوقعاتأثبت نموذج تعويض درجة الحرارة المقترح من الدرجة الثالثة، والذي يأخذ في الحسبان درجة الحرارة الحالية، وانحراف درجة الحرارة الأولي، ومعدل تغير درجة الحرارة، فعاليته في تحسين إشارات خرج الجيروسكوب وتعزيز دقته بشكل ملحوظ. ويمكن تطبيق هذه الطريقة على نماذج جيروسكوبات الألياف البصرية (FOG) من شركة Micro-Magic، مثل U-F3X80 وU-F3X90 وU-F3X100 وU-F100A وU-F300.مع ذلك، لا تزال الأبحاث الحالية تعاني من بعض القيود، مثل عدم انتظام بيانات درجات الحرارة وعدم كفاية تغطية العينات. ينبغي أن تركز الأبحاث المستقبلية على تطوير أساليب تعويض انحراف درجات الحرارة عبر نطاقها الكامل. أما بالنسبة للتطبيقات الهندسية، فإن نمذجة التعويض باستخدام البرمجيات تُظهر إمكانات كبيرة كحل فعال من حيث التكلفة لتحقيق التوازن بين الدقة والجدوى العملية. U-F3X90مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.U-F3X100مهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.U-F100Aمهما كانت احتياجاتك، فإن مايكرو ماجيك بجانبك.--

استكشف مبادئ عمل الجيروسكوبات الليفية البصرية التكتيكية، وتطبيقاتها العسكرية والمدنية، وآفاق سوقها. تعرّف على أفضل المنتجات مثل GF-3G70 وGF-3G90، واكتشف دورها في صناعات الطيران والفضاء، والطائرات المسيّرة، وغيرها.1.مقدمةفي مجال الملاحة بالقصور الذاتي الحديثة، أصبحت الجيروسكوبات الليفية البصرية من الأجهزة الأساسية بفضل مزاياها الفريدة. سنتناول اليوم مبادئ عملها، ووضعها الحالي في السوق، وتطبيقاتها النموذجية، مع التركيز بشكل خاص على خصائص أداء الجيروسكوبات الليفية البصرية المستخدمة في التطبيقات التكتيكية.2.مبادئ عمل الجيروسكوبات الليفية البصريةالجيروسكوب الليفي البصري هو مستشعر ليفي بصري صلب بالكامل يعتمد على تأثير ساغناك. يتكون أساسه من ملف ليفي بصري، حيث ينتشر الضوء المنبعث من صمام ليزري ثنائي في اتجاهين على طول الملف. عند دوران النظام، يختلف مسارا انتشار شعاعي الضوء. وبقياس هذا الاختلاف في المسار البصري، يمكن تحديد الإزاحة الزاوية للمكون الحساس بدقة.ببساطة، تخيل إطلاق شعاعين ضوئيين في اتجاهين متعاكسين على مسار دائري. عندما يكون المسار ثابتًا، سيعود الشعاعان إلى نقطة البداية في آنٍ واحد. أما إذا كان المسار يدور، فإن الضوء المتحرك عكس اتجاه الدوران سيقطع مسافة أطول من الشعاع الآخر. يحسب الجيروسكوب الليفي البصري زاوية الدوران بقياس هذا الفرق الدقيق.3.التصنيف الفني ووضع السوقيمكن تقسيم الجيروسكوبات الليفية البصرية، بناءً على طرق عملها، إلى:الجيروسكوب الليفي البصري التداخلي (I-FOG)الجيروسكوب الرنيني ذو الألياف البصرية (R-FOG)جيروسكوب الألياف البصرية لتشتت بريلوين (B-FOG)أما فيما يتعلق بمستويات الدقة، فهي تشمل ما يلي:فئة تكتيكية منخفضة الجودةعيار تكتيكي عالي الجودةمستوى الملاحةدرجة الدقةيُظهر سوق الجيروسكوب الليفي البصري حاليًا خصائص الاستخدام المزدوج للتطبيقات العسكرية والمدنية:التطبيقات العسكرية: التحكم في وضعية الطائرات المقاتلة/الصواريخ، الملاحة للدبابات، قياس اتجاه الغواصات، إلخ.التطبيقات المدنية: الملاحة في السيارات/الطائرات، قياس الجسور، حفر آبار النفط، إلخ.تجدر الإشارة إلى أن الجيروسكوبات الليفية البصرية متوسطة إلى عالية الدقة تستخدم بشكل أساسي في المعدات العسكرية المتطورة مثل معدات الفضاء، في حين أن المنتجات منخفضة التكلفة ومنخفضة الدقة تستخدم على نطاق واسع في المجالات المدنية مثل استكشاف النفط والتحكم في وضعية الطائرات الزراعية والروبوتات.4.التحديات التقنية واتجاهات التطويريكمن مفتاح تحقيق دقة عالية في الجيروسكوبات الليفية البصرية في:1.دراسة تأثير الأجهزة البصرية والبيئات الفيزيائية على الأداء.2.كبح ضوضاء الشدة النسبية.مع تطور تقنية التكامل الكهروضوئي والألياف البصرية المتخصصة، تشهد الجيروسكوبات الليفية البصرية تطوراً سريعاً نحو التصغير وخفض التكلفة. وستصبح الجيروسكوبات الليفية البصرية المتكاملة عالية الدقة والمصغرة هي السائدة في المستقبل.5.منتجات الجيروسكوب الليفي البصري الموصى بها من الدرجة التكتيكيةعلى سبيل المثال، تتميز منتجات شركة مايكرو ماجيك، مثل الجيروسكوبات الليفية البصرية ذات الجودة التكتيكية، بدقة متوسطة، وتكلفة منخفضة، وعمر افتراضي طويل، مما يوفر لها مزايا سعرية كبيرة في السوق. فيما يلي منتجان شائعان:GF-3G70خصائص الأداء:استقرار الانحياز: 0.02~0.05 درجة/ساعةالتطبيقات النموذجية:وحدات كهروضوئية / منصات التحكم في الطيرانأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) / وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU)أجهزة تثبيت المنصةأنظمة تحديد المواقعالباحثون عن الشمالGF-3G90خصائص الأداء:استقرار أعلى للانحياز: 0.006~0.015 درجة/ساعةعمر افتراضي طويل، موثوقية عاليةالتطبيقات النموذجية:التحكم في طيران الطائرة بدون طياررسم الخرائط والقياس بالقصور الذاتي المداريكبسولات كهروضوئيةمثبتات المنصة6.خاتمةتُعدّ تقنية الجيروسكوب الليفي البصري ذات أهمية استراتيجية بالغة للتنمية الصناعية والدفاعية والتكنولوجية للدول. ومع التطورات التكنولوجية وتوسع نطاق تطبيقاتها، ستلعب الجيروسكوبات الليفية البصرية دورًا محوريًا في مجالات أوسع. وتكتسب المنتجات ذات الجودة التكتيكية، بفضل كفاءتها العالية وتكلفتها المناسبة، انتشارًا واسعًا في الأسواق العسكرية والمدنية على حد سواء.G-F3G70جيروسكوب ثلاثي المحاور من الألياف البصريةG-F70ZKدقة متوسطة وعاليةجيروسكوب الألياف البصريةG-F3G90جيروسكوب ثلاثي المحاور من الألياف البصرية--

اكتشف التصميم المبتكر لوحدة قياس القصور الذاتي (IMU) المصغرة بتقنية الجيروسكوب الليفي البصري (FOG)، والتي توفر دقة عالية، واستهلاكًا منخفضًا للطاقة، وميزات احتياطية لتطبيقات الفضاء والملاحة والصناعة. تعرف على مزاياها التقنية وأدائها.1. نظرة عامةمع تزايد الطلب على أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي في مجالات الطيران والفضاء، والملاحة المتطورة، والتطبيقات الصناعية، أصبحت عوامل التصغير، وانخفاض استهلاك الطاقة، والموثوقية العالية مؤشرات أساسية. تقدم هذه المقالة حلاً تصميمياً مبتكراً لوحدة قياس القصور الذاتي (IMU) مصغرة تعتمد على جيروسكوب الألياف الضوئية (FOG)، مستندةً إلى خبرة أربعين عاماً في تكنولوجيا FOG، وتؤكد أداءها المتميز من خلال التحقق الهندسي.2. الخلفية التقنيةيقيس الجيروسكوب الليفي البصري (FOG) السرعة الزاوية باستخدام تأثير ساغناك. منذ ظهوره عام 1976، حلّ الجيروسكوب الليفي البصري تدريجياً محل الجيروسكوبات الميكانيكية والليزرية التقليدية بفضل بنيته الصلبة، وموثوقيته العالية، وسرعة تشغيله.3. تصميم بنية النظاميتكون نظام وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) هذا من عنصرين أساسيين: وحدة IMU ودائرة IMU. تتضمن الوحدة أربعة مقاييس اهتزازية مرنة (FOGs) وأربعة مقاييس تسارع مرنة من الكوارتز، باستخدام بنية 4S. يمكن لأي توليفة من ثلاثة محاور تحقيق قياس ثلاثي الأبعاد للسرعة الزاوية والتسارع، مع وجود درجة حرية واحدة احتياطية لتحسين تحمل الأعطال.يتضمن نظام الدائرة الكهربائية دائرة واجهة رئيسية/احتياطية ووحدة إدارة الطاقة. توفر الواجهة الرئيسية/الاحتياطية طاقة احتياطية (باردة/ساخنة) وهي مسؤولة عن استقبال إشارات المستشعرات والتواصل مع نظام الملاحة، بالإضافة إلى توفير طاقة ثانوية. تتحكم وحدة إدارة الطاقة بشكل مستقل في تشغيل/إيقاف كل مستشعر قناة، مما يعزز تكامل النظام وقدرات تنظيم الطاقة.4. تحسين الجهاز والدائرة الأساسيةيُقلل تصميم إدارة الطاقة المُصغّر، الذي يستخدم دائرة واجهة LSMEU01 المُعتمدة على تغليف SIP ومرحلات التثبيت المغناطيسية، حجم دائرة IMU بأكملها بنسبة 50% تقريبًا، ويُخفّض وزنها إلى 0.778 كجم. ويعتمد مقياس التسارع استراتيجية تعويض حراري تعتمد على معايير مُجمّعة، مما يُحسّن استهلاك الطاقة للقناة الواحدة إلى 0.9 واط، ويُقلل بشكل فعّال الحمل الحراري الإجمالي.مؤشرات الأداءالوزن الإجمالي: 850 غرامالهيكل: تكوين احتياطي مع 4 أجهزة استشعار للحركة (FOGs) + 4 مقاييس تسارعبيئات التطبيق: الفضاء الجوي، ومسح الحفر، ومنصات الاتصالات الديناميكية، وغيرها من السيناريوهات ذات المتطلبات الصارمة فيما يتعلق بالحجم والطاقة والأداء.5. الآفاق المستقبليةاجتاز هذا التصميم اختبارات التكامل بنجاح في العديد من الأنظمة النموذجية، وأظهر أداءً مستقرًا وموثوقًا. وباعتباره أحد أصغر وحدات قياس القصور الذاتي (IMU) بتقنية FOG في السوق، يُعدّ U-F3X90 مناسبًا لتطبيقات مثل أنظمة مرجعية الاتجاه والوضع (AHRS)، وأنظمة التحكم في الطيران، ومنصات الملاحة المدمجة بالقصور الذاتي/الأقمار الصناعية، والمعدات الصناعية عالية الديناميكية. كما يوفر حلاً عالي الدقة ومنخفض الطاقة لمختلف التطبيقات المتطورة.  U-F3X90وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) ذات الجيروسكوب الليفي البصري --

تعرّف على كيفية تقليل الحساسية المغناطيسية في وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU) المزودة بتقنية FOG باستخدام تقنيات متقدمة مثل إزالة الاستقطاب، والحماية المغناطيسية، وتعويض الأخطاء. اكتشف حلولاً عالية الدقة لأنظمة الطيران والملاحة.في وحدات القياس بالقصور الذاتي عالية الدقة (IMUs)، يُعد الجيروسكوب الليفي البصري (FOG) أحد المكونات الأساسية، ويُعد أداؤه بالغ الأهمية لتحديد موقع واتجاه النظام بأكمله. ومع ذلك، نظرًا لـ تأثير فاراداي في ملف الألياف البصرية، يكون جهاز قياس التذبذب البصري (FOG) حساسًا للغاية لشذوذ المجال المغناطيسي، مما يؤدي مباشرة إلى تدهور أداء الانحياز الصفري والانحراف، وبالتالي التأثير على الدقة الإجمالية لوحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU).إذن، كيف تتولد الحساسية المغناطيسية لوحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) المزودة بتقنية FOG؟ وكيف يمكن كبح هذا التأثير بفعالية؟ ستتناول هذه المقالة بالتحليل المعمق المسارات التقنية لتقليل الحساسية المغناطيسية لوحدة FOG، بدءًا من الجانب النظري وصولًا إلى التطبيق العملي الهندسي.1. حساسية الضباب للمجال المغناطيسي: بدءًا من الآلية الفيزيائيةيكمن سبب حساسية مقياس التذبذب البصري (FOG) للمجالات المغناطيسية في تأثير فاراداي، أي أنه عند مرور ضوء مستقطب خطيًا عبر مادة معينة، وتحت تأثير مجال مغناطيسي، يدور مستوى استقطابه. في بنية تداخل حلقة ساغناك لمقياس التذبذب البصري، يتسبب هذا الدوران في فرق طور بين شعاعين ينتشران في اتجاهين متعاكسين، مما يؤدي إلى أخطاء في القياس. بعبارة أخرى، لا يكون تداخل المجالات المغناطيسية ثابتًا، بل يؤثر ديناميكيًا على خرج مقياس التذبذب البصري بطريقة متغيرة.نظرياً، لا يُفترض أن يُحدث مجال مغناطيسي محوري عمودي على محور ملف الألياف الضوئية تأثير فاراداي. مع ذلك، عملياً، وبسبب الميل الطفيف أثناء لف الألياف الضوئية، يحدث "التأثير المغناطيسي المحوري". هذا هو السبب الرئيسي الذي يجعل تأثير المجالات المغناطيسية بالغ الأهمية في تطبيقات FOG عالية الدقة.2. نهجان تقنيان رئيسيان لـ تقليل حساسية الضباب المغناطيسية(1) تحسينات على مستوى الجهاز البصريأ. تقنية إزالة الاستقطاب: باستبدال الألياف الحافظة للاستقطاب بألياف أحادية النمط، يمكن تقليل استجابة المجال المغناطيسي. ولأن الألياف أحادية النمط تستجيب بشكل أضعف لتأثير فاراداي، تنخفض الحساسية عند المصدر.ب. عملية لف متقدمةيُمكن التحكم في شدّ اللفائف وتقليل الإجهاد المتبقي داخل الألياف لتقليل أخطاء الحث المغناطيسي بشكل فعّال. وبالاقتران مع نظام تحكم آلي في الشدّ، يُعدّ ذلك مفتاحًا لتحسين اتساق الملفات الحافظة للاستقطاب.ج. ألياف بصرية جديدة ذات حساسية مغناطيسية منخفضةفي الوقت الحالي، طرحت بعض الشركات المصنعة مواد ألياف بصرية ذات معاملات استجابة مغناطيسية منخفضة. وعند استخدامها مع هياكل حلقية، يمكنها تحسين قدرة مقاومة التداخل المغناطيسي على مستوى المادة.(2) تدابير مضادة للمغناطيسية على مستوى النظامأ. نمذجة الأخطاء المغناطيسية وتعويضهامن خلال تركيب أجهزة استشعار مغناطيسية (مثل بوابات التدفق) لمراقبة المجال المغناطيسي في الوقت الحقيقي وإدخال نماذج التعويض في نظام التحكم، يمكن تصحيح خرج FOG بشكل ديناميكي.ب. هيكل الحماية المغناطيسية متعدد الطبقاتيُمكن استخدام مواد مثل سبائك μ لبناء تجاويف حماية مزدوجة أو متعددة الطبقات، مما يُضعف بشكل فعال تأثير المجالات المغناطيسية الخارجية على أجهزة قياس سرعة الضوء (FOG). وقد أكدت نمذجة العناصر المحدودة إمكانية زيادة كفاءة الحماية عشرات المرات، ولكنها تزيد أيضًا من وزن النظام وتكلفته.3. التحقق التجريبي: ما مدى أهمية تأثير المجالات المغناطيسية؟في سلسلة من التجارب التي أجريت باستخدام طاولة دوارة ثلاثية المحاور، جمع الباحثون بيانات الانحراف لجهاز قياس الاهتزازات الليفية (FOG) في حالتي الفتح والإغلاق. وأظهرت النتائج أنه عند تعزيز تداخل المجال المغناطيسي، يمكن أن يزداد مقدار انحراف جهاز قياس الاهتزازات الليفية من 5 إلى 10 أضعاف، وتظهر إشارات تداخل طيفي واضحة (مثل 12.48 هرتز، 24.96 هرتز، إلخ).وهذا يشير كذلك إلى أنه في حالة عدم اتخاذ تدابير فعالة، فإن دقة قياسات قوة التماسك ستتأثر بشكل كبير في الطيران الفعلي والفضاء والبيئات الكهرومغناطيسية العالية الأخرى.4. توصيات عملية: كيف يمكن تعزيز القدرة المضادة للمغناطيسية لوحدة قياس القصور الذاتي FOG؟في التطبيقات العملية، نوصي باستراتيجيات الجمع التالية:(1) اختر بنية FOG التي تزيل الاستقطاب(2) استخدم أليافًا بصرية ذات استجابة مغناطيسية منخفضة(3) إدخال معدات لف الألياف الضوئية مع التحكم التلقائي في الشد(4) تركيب بوابات التدفق ثلاثية الأبعاد وبناء نماذج الخطأ(5) تحسين تصميم أغلفة الحماية المصنوعة من سبيكة μعلى سبيل المثال، حافظت الجيروسكوبات البصرية المدمجة داخل سلسلة U-F3X80 و U-F3X100 التي أطلقتها شركة Micro-Magic على خرج مستقر حتى في وجود التداخل المغناطيسي من خلال العديد من التحسينات التقنية، مما يجعلها الحل المفضل بين الحلول الحالية وحدات قياس القصور الذاتي من فئة الطيران.5. الخلاصة: تحدد الدقة مستوى التطبيق، ويجب أخذ الحساسية المغناطيسية على محمل الجدفي أنظمة تحديد المواقع والملاحة والتوجيه عالية الدقة، يُعد أداء وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) المزودة بجسيمات بصرية مغناطيسية (FOG) عاملاً حاسماً في موثوقية النظام. وتُشكل الحساسية المغناطيسية، التي طالما تم تجاهلها، إحدى أبرز معوقات الدقة. ولا يُمكن تحقيق دقة عالية لوحدة القياس بالقصور الذاتي في البيئات الكهرومغناطيسية المعقدة إلا من خلال تحسين شامل يشمل المواد والهياكل وصولاً إلى مستوى النظام.إذا كنت تشعر بالحيرة بشأن اختيار وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) أو مشاكل دقة مستشعرات الحركة البصرية (FOG)، فقد يكون من الأفضل إعادة النظر في الأمر من منظور الحساسية المغناطيسية. وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) من مايكرو ماجيك (Micro-Magic) لمستشعرات الحركة البصرية (FOG). U-F3X80،U-F3X90, U-F3X100،وU-F300 جميعها تتكون من جيروسكوبات ألياف بصرية. من أجل يحسن دقة وحدة قياس القصور الذاتي الضبابية، يمكننا تقليل الحساسية المغناطيسية لجيروسكوبات الألياف البصرية الموجودة بداخلها بشكل كامل من خلال التدابير التقنية المناسبة.U-F3X80وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) ذات الجيروسكوب الليفي البصريU-F3X90وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) ذات الجيروسكوب الليفي البصريU-F100Aجيروسكوب ألياف بصرية متوسط ​​الدقةU-F3X100وحدة قياس القصور الذاتي (IMU) ذات الجيروسكوب الليفي البصري   

النقاط الرئيسية المنتج: الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOGs) سمات: • مستشعر عالي الدقة لقياس السرعة الزاوية • استقرار الانحياز المنخفض (≤0.2 درجة مئوية/ساعة)، مما يضمن دقة قياس عالية • انخفاض معدل المشي العشوائي (ARW) للحصول على مخرجات مستقرة بمرور الوقت (على سبيل المثال، 0.001 درجة/√ساعة) • دقة عامل المقياس (على سبيل المثال، 10 جزء في المليون) مع انحراف ضئيل عن الدوران الفعلي • حساس لدرجة الحرارة والاهتزاز وتغيرات مصدر الضوء التطبيقات: • الطيران: يوفر بيانات دقيقة عن الموقع والسرعة والاتجاه للطائرات • الملاحة: تساعد في أنظمة التوجيه وتحديد المواقع • البحوث الزلزالية: رصد الحركة الدورانية أثناء دراسات الزلازل • عسكري: يستخدم في أنظمة توجيه الصواريخ والقنابل المزايا: • دقة عالية وثبات • استهلاك منخفض للطاقة، سهولة التركيب والصيانة • موثوق به في البيئات الديناميكية مع الحد الأدنى من الانحراف والضوضاء • متعدد الاستخدامات في تطبيقات متنوعة تتطلب قياسًا دقيقًا للسرعة الزاوية  تُعدّ الجيروسكوبات الليفية البصرية (FOGs) أجهزة استشعار عالية الدقة تُستخدم لقياس السرعة الزاوية. وهي شائعة الاستخدام في مجالات مثل الطيران والملاحة والبحوث الزلزالية نظرًا لدقتها العالية وحساسيتها واستقرارها الممتاز. وتُعتبر مؤشرات دقتها الأساسية، بما في ذلك الانحراف الصفري، والحركة العشوائية، وخطأ قياس الزاوية، مفتاحًا لتقييم أدائها.شرح مفصل لمؤشرات الدقة الأساسيةيستخدم الجيروسكوب الليفي البصري الألياف الضوئية كعناصر استشعار لتحقيق قياس دقيق للسرعة الزاوية الدورانية. ويمكن تقييم دقة أدائه بشكل شامل من خلال المؤشرات الثلاثة التالية: (1) استقرار الانحياز (معدل الانحراف) يعكس هذا المؤشر دقة خرج الجيروسكوب في حالة عدم الدوران، والتي تُقاس عادةً بدقة مرجعية. يتميز انحراف الانحياز الصفري للجيروسكوب الليفي البصري بانخفاضه الشديد، حيث لا يتجاوز عادةً 0.2 درجة/ساعة، مما يضمن دقة قياس عالية. (2) المشي العشوائي (المشي العشوائي الزاوي، ARW) يقيس هذا المؤشر استقرار قيمة خرج الجيروسكوب على مدار فترة زمنية، ويُقاس عادةً بالدرجات لكل جذر تربيعي للساعة (°/√h). على سبيل المثال، يبلغ معدل التذبذب النسبي (ARW) لجهاز FOG 0.001°/√h، مما يعني أن التشويش في خرج الجيروسكوب يتراكم بمعدل 0.001 درجة لكل جذر تربيعي لوقت التشغيل.(3) دقة عامل المقياس تشير دقة عامل القياس إلى مدى تطابق قراءة الجيروسكوب مع السرعة الزاوية الفعلية. وعادةً ما تُعبّر عنها كنسبة مئوية للخطأ. على سبيل المثال، يتمتع جهاز FOG بدقة عامل قياس تبلغ 10 جزء في المليون. هذا يعني أنه مقابل كل درجة في الثانية من الدوران الفعلي، قد تنحرف قراءة الجيروسكوب بنسبة تصل إلى 0.001%. تحليل العوامل المؤثرة على الدقةتتأثر دقة الجيروسكوبات الليفية البصرية بعوامل خارجية مختلفة:(1) درجة حرارة: المكونات الحساسة في الجيروسكوبات الليفية البصرية حساسة للتغيرات في درجة الحرارة المحيطة، مما قد يؤدي إلى انحراف الانحياز الصفري أو زيادة أخطاء قياس الزاوية.(2) اهتزاز: يمكن أن يكون للاهتزازات البيئية آثار سلبية على دقة الجيروسكوبات الليفية البصرية، مما قد يؤدي إلى قيم خرج غير مستقرة.(3) مصدر الضوء: قد تؤثر التغييرات في المعلمات مثل الطاقة والطول الموجي لمصدر الضوء أيضًا على قيمة خرج الجيروسكوب الليفي البصري، مما يؤثر بالتالي على دقته.مثال على جهاز G-F3G70 المصنّع من قبل شركة مايكرو ماجيكتم تصميم مجموعة الجيروسكوب بالقصور الذاتي G-F3G70 ذات الألياف الضوئية لتطبيقات الدقة المتوسطة والعالية. تعتمد هذه التقنية على ثلاثة محاور مشتركة وتصميم منفصل، مما يوفر تكلفة منخفضة وأداءً مستقرًا. ويعتمد الهيكل على تقنية بصرية. تتميز هذه الوحدة بتغليف متكامل للمسارات والدوائر، ببنية بسيطة وسهولة التركيب. ويمكن استخدامها في أنظمة التوجيه الملاحي. أنظمة قياس وضبط وضعية الصواريخ الصغيرة والقنابل الموجهة.مؤشر الأداء الرئيسي للجيروسكوب الليفي البصري G-F3G70-AG-F3G70-BG-F3G70-Cوحدةاستقرار الانحياز الصفري≤0.050 (10 ثوانٍ)≤0.03 (10 ثوانٍ)≤0.02 (10 ثوانٍ)(°)/ساعةاستقرار الانحياز الصفري عند درجة الحرارة الكاملة (1 درجة مئوية/دقيقة، 100 ثانية)≤0.15≤0.12≤0.10(°)/ساعةقابلية التكرار بدون انحياز≤0.050≤0.03≤0.03(°)/ساعةمعامل المشي العشوائي≤0.002≤0.002≤0.001(º)/ساعةنصفاللاخطية في عامل المقياس≤20جزء في المليونعدم تناظر عامل المقياس≤20جزء في المليونقابلية تكرار عامل المقياس≤20جزء في المليونخاتمةبفضل دقتها العالية، تُستخدم الجيروسكوبات الليفية البصرية على نطاق واسع في مجالات مثل الطيران والملاحة وأبحاث الزلازل. فعلى سبيل المثال، في الطائرات، تُحدد هذه الجيروسكوبات بدقة موقع الطائرة وسرعتها واتجاهها، مما يضمن استقرارًا ودقةً في مسار الطيران. باختصار، وباعتبارها أجهزة قياس عالية الدقة، تتأثر كفاءة الجيروسكوب الليفي البصري بعوامل مختلفة، إلا أنها لا تزال تُظهر إمكانات وقيمة كبيرتين في مختلف مجالات التطبيق.   G-F3G70جيروسكوبات ألياف بصرية بنطاق ديناميكي 400 درجة/ثانية وبسعر مناسب، من مورد رائد في الصين  

استكشف أساليب الاختبار الشاملة للمؤشرات الرئيسية لجيروسكوب الألياف الضوئية، بما في ذلك استقرار الانحياز الصفري، وعدم الخطية في عامل المقياس، ومعامل المشي العشوائي. تعرّف على الإجراءات والصيغ ومتطلبات المعدات خطوة بخطوة لتطبيقات الملاحة الدقيقة والتحكم في الوضع.يعتمد الجيروسكوب الليفي البصري على تأثير ساغنا، ويُستخدم على نطاق واسع لقياس السرعة الزاوية في الملاحة والتحكم في الوضع. تشمل المؤشرات الرئيسية عادةً استقرار الانحياز الصفري، ومعامل القياس، والمشي العشوائي، وعرض النطاق الترددي، والضوضاء، وخصائص درجة الحرارة، وما إلى ذلك. من خلال قياس هذه المؤشرات، يمكن تقييم أداء الجيروسكوبات الليفية البصرية بشكل شامل، ويمكن تحسين تصميم النظام وخوارزميات التعويض بناءً على هذه البيانات. 1.اختبار السلسلة بدون تحيز1.1تحيزالتعريف: متوسط ​​سرعة الدوران المكافئة الناتجة عن جيروسكوب الألياف البصرية عندما لا يكون هناك مدخل سرعة دوران.معدات الاختبار: جهاز مرجعي أفقي، جهاز تسجيل قياسات خرج الجيروسكوب الليفي البصري.طريقة الاختبار: ثبّت الجيروسكوب الليفي البصري على مرجع أفقي، مع توجيه محور الإدخال (IRA) في اتجاه الشرق والغرب. سجّل بيانات الإخراج لمدة ساعة واحدة على الأقل بعد التشغيل، بتردد أخذ عينات يفي بمعيار نايكويست (≥ ضعف أعلى تردد للإشارة).صيغة الحساب:              حيث K هو عامل القياس، هي متوسط ​​قيمة الناتج. 1.2استقرار الانحيازالتعريف: درجة تشتت مخرجات الانحياز الصفري حول المتوسط ​​تعكس الاستقرار على المدى القصير.طريقة الاختبار: نفس طريقة اختبار التحيز، ولكنها تتطلب تسجيل البيانات على المدى الطويل (ساعة واحدة على الأقل).صيغة الحساب:         أين:استقرار الانحياز الصفري، مقاسًا بالدرجات في الساعة (° ⁄ h): خرج السعة أحادي الجانب لجيروسكوب الألياف البصريةفي ذلك الوقت . 1.3قابلية تكرار الانحيازالتعريف: إجراء اختبارات طاقة متعددة لضمان اتساق الانحياز الصفري.طريقة الاختبار: كرر اختبار الانحياز الصفري لأكثر من 6 مرات، مع إيقاف تشغيل الطاقة والتبريد إلى درجة حرارة الغرفة على فترات بين كل اختبار.صيغة الحساب:لكل بيانات اختبار، قم بمعالجتها وفقًا للصيغة (1)، واحسب الانحياز الصفري، ثم احسب قابلية تكرار الانحياز الصفري لاختبارات Q وفقًا للصيغة التالية.          أين،: انحياز صفري للاختبار رقم i؛ : تحيز صفري 1.4حساسية درجة الحرارة للتحيزالتعريف: انحراف الانحياز الصفري الناتج عن تغيرات درجة الحرارة.طريقة الاختبار: اضبط نقاط حرارة مختلفة (تغطي نطاق درجة حرارة التشغيل) داخل صندوق التحكم في درجة الحرارة، وحافظ على درجة حرارة ثابتة لمدة 30 دقيقة عند كل نقطة. قِس انحراف الصفر عند كل نقطة حرارة، واحسب الانحراف عن انحراف الصفر عند درجة حرارة الغرفة.صيغة الحساب:تُعالج بيانات الاختبار وفقًا للمعادلة (1)، ويُحسب انحياز الصفر لجيروسكوب الألياف الضوئية عند درجة حرارة الغرفة وعند كل نقطة درجة حرارة اختبار على حدة. تُحسب حساسية درجة حرارة انحياز الصفر لجيروسكوب الألياف الضوئية وفقًا للمعادلة التالية:                            درجة حرارة الاختبار رقم i.درجة حرارة الغرفة 2.اختبار سلسلة عامل المقياس2.1عامل المقياسالتعريف: علاقة تناسب خطية بين إشارة الخرج والسرعة الزاوية المدخلةمعدات الاختبار: قرص دوار عالي الدقة (خطأ)

النقاط الرئيسيةالمنتج: جيروسكوب الألياف البصرية (FOG)الميزات الرئيسية:المكونات: مستشعر الحالة الصلبة الذي يستخدم الألياف البصرية لإجراء قياسات دقيقة بالقصور الذاتي.الوظيفة: تستفيد من تأثير SAGNAC لاستشعار معدل الدوران الزاوي بدقة دون أجزاء متحركة.التطبيقات: مناسب لوحدات القياس بالقصور الذاتي، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، وباحثات الصواريخ، والطائرات بدون طيار، والروبوتات.دمج البيانات: يجمع بيانات FOG مع المراجع الخارجية لتعزيز الدقة والاستقرار.الخلاصة: توفر أجهزة التوجيه البصرية دقة وموثوقية عاليتين في مهام الملاحة، مع تطورات مستقبلية واعدة في مختلف القطاعات.يتميز الجيروسكوب الليفي البصري، على غرار الجيروسكوب الليزري الحلقي، بمزايا عديدة منها عدم وجود أجزاء ميكانيكية متحركة، وعدم الحاجة إلى التسخين المسبق، وحساسية التسارع المنخفضة، ونطاق ديناميكي واسع، ومخرج رقمي، وصغر الحجم. إضافةً إلى ذلك، يتغلب الجيروسكوب الليفي البصري على عيوب الجيروسكوب الليزري الحلقي الجوهرية، مثل ارتفاع التكلفة وظاهرة الانسداد.الجيروسكوب الليفي البصري هو نوع من أجهزة الاستشعار الليفية البصرية المستخدمة في الملاحة بالقصور الذاتي.لأنه لا يحتوي على أجزاء متحركة - دوار عالي السرعة، يُسمى جيروسكوب الحالة الصلبة. سيصبح هذا الجيروسكوب الصلب بالكامل المنتج الرائد في المستقبل، ويتمتع بآفاق تطوير وتطبيق واسعة.1. تصنيف الجيروسكوب الليفي البصريبحسب مبدأ عملها، يمكن تقسيم الجيروسكوب الليفي البصري إلى جيروسكوب ليفي بصري تداخلي (I-FOG)، وجيروسكوب ليفي بصري رنيني (R-FOG)، وجيروسكوب ليفي بصري مُحفَّز بتشتت بريلوين (B-FOG). حاليًا، يُعد الجيروسكوب الليفي البصري التداخلي (أي الجيل الأول من الجيروسكوبات الليفية البصرية) الأكثر نضجًا والأكثر استخدامًا. يستخدم هذا النوع ملفًا متعدد اللفات من الألياف البصرية لتعزيز تأثير SAGNAC. يوفر مقياس التداخل الحلقي ثنائي الحزمة، المُكوَّن من ملف ألياف بصرية أحادي النمط متعدد اللفات، دقة عالية، ولكنه يُؤدي حتمًا إلى تعقيد البنية العامة.تُقسم الجيروسكوبات الليفية الضوئية إلى نوعين: جيروسكوبات ليفية ضوئية ذات حلقة مفتوحة وجيروسكوبات ليفية ضوئية ذات حلقة مغلقة، وذلك حسب نوع الحلقة. يتميز الجيروسكوب الليفي الضوئي ذو الحلقة المفتوحة بعدم وجود تغذية راجعة، حيث يقوم برصد الخرج الضوئي مباشرةً، مما يوفر العديد من البنى البصرية والدوائر المعقدة. يتميز هذا النوع ببساطة التركيب، وانخفاض السعر، والموثوقية العالية، واستهلاك الطاقة المنخفض. أما عيوبه فتتمثل في ضعف خطية الإدخال والإخراج، وضيق النطاق الديناميكي، ويُستخدم بشكل أساسي كمستشعر زاوية. أما الجيروسكوب الليفي الضوئي التداخلي ذو الحلقة المفتوحة، فيتكون تركيبه الأساسي من مقياس تداخل ثنائي الحزمة حلقي. ويُستخدم بشكل رئيسي في التطبيقات التي تتطلب دقة منخفضة وحجمًا صغيرًا.2. وضع ومستقبل الجيروسكوب الليفي البصريمع التطور السريع لجيروسكوب الألياف الضوئية، استثمرت العديد من الشركات الكبرى، ولا سيما شركات المعدات العسكرية، موارد مالية ضخمة لدراسته. وقد أنجزت شركات البحث الرئيسية في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا وفرنسا وإيطاليا وروسيا تصنيع الجيروسكوبات منخفضة ومتوسطة الدقة على نطاق صناعي، وحافظت الولايات المتحدة على مكانتها الرائدة في هذا المجال البحثي.لا يزال تطوير الجيروسكوب الليفي البصري في بلادنا في مراحله المتأخرة نسبيًا. وبحسب مستوى التطور، ينقسم تطوير الجيروسكوب إلى ثلاث فئات: الفئة الأولى تضم الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا، التي تمتلك جميع القدرات البحثية والتطويرية في مجال الجيروسكوب والملاحة بالقصور الذاتي؛ أما الفئة الثانية فتضم بشكل رئيسي اليابان وألمانيا وروسيا؛ بينما تقع الصين حاليًا في الفئة الثالثة. بدأ البحث في الجيروسكوب الليفي البصري في الصين متأخرًا نسبيًا، ولكن بفضل جهود غالبية الباحثين العلميين، تم تضييق الفجوة تدريجيًا بيننا وبين الدول المتقدمة.تتمتع الصين حاليًا بسلسلة توريد متكاملة في صناعة الجيروسكوبات الليفية الضوئية، حيث يمكن العثور على المصنّعين في جميع مراحل هذه السلسلة، وقد وصلت دقة تطوير الجيروسكوبات الليفية الضوئية إلى متطلبات الدقة المتوسطة والمنخفضة لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي. ورغم أن الأداء ليس قويًا نسبيًا، إلا أنه لن يمثل عائقًا أمام التطور كما هو الحال مع الرقائق الإلكترونية.سيركز التطوير المستقبلي لجيروسكوب الألياف الضوئية على الجوانب التالية:(1) الدقة العالية. تُعدّ الدقة العالية شرطًا أساسيًا لاستخدام الجيروسكوب الليفي البصري كبديل للجيروسكوب الليزري في أنظمة الملاحة المتقدمة. وحاليًا، لا تزال تقنية الجيروسكوب الليفي البصري عالي الدقة قيد التطوير.(2) الاستقرار العالي ومقاومة التداخل. يُعدّ الاستقرار العالي طويل الأمد أحد اتجاهات تطوير الجيروسكوب الليفي البصري، إذ يُشترط في نظام الملاحة بالقصور الذاتي للجيروسكوب الحفاظ على دقة الملاحة لفترات طويلة في ظل ظروف بيئية قاسية. فعلى سبيل المثال، في حالات ارتفاع درجات الحرارة، أو الزلازل القوية، أو المجالات المغناطيسية الشديدة، يجب أن يتمتع الجيروسكوب الليفي البصري بدقة كافية لتلبية متطلبات المستخدمين.(3) تنويع المنتجات. من الضروري تطوير منتجات ذات دقة واحتياجات مختلفة. فلكل مستخدم متطلباته الخاصة بدقة الملاحة، ويتميز الجيروسكوب الليفي البصري ببساطة تركيبه، إذ لا يتطلب تغيير الدقة سوى تعديل طول وقطر الملف. وبهذا، يتفوق على الجيروسكوب الميكانيكي وجيروسكوب الليزر، كما يسهل إنتاج منتجات ذات دقة مختلفة، وهو شرط أساسي للتطبيق العملي للجيروسكوب الليفي البصري.(4) حجم الإنتاج. يُعدّ خفض التكلفة أحد الشروط الأساسية لقبول الجيروسكوب الليفي البصري من قِبل المستخدمين. ويمكن لحجم إنتاج المكونات المختلفة أن يُسهم بفعالية في خفض تكاليف الإنتاج، لا سيما بالنسبة للجيروسكوبات الليفية البصرية متوسطة ومنخفضة الدقة.3. ملخصيبلغ استقرار الجيروسكوب الليفي البصري F50 عند انعدام الانحياز 0.1-0.3 درجة/ساعة، بينما يبلغ استقرار الجيروسكوب F60 عند انعدام الانحياز 0.05-0.2 درجة/ساعة. تتشابه مجالات استخدامهما بشكل أساسي، ويمكن استخدامهما في وحدات القياس بالقصور الذاتي الصغيرة، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي، وأنظمة تتبع باحثات الصواريخ، ووحدات التحكم الكهروضوئية، والطائرات بدون طيار، وغيرها من التطبيقات. لمزيد من البيانات الفنية، يُرجى التواصل معنا.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: جيروسكوب ألياف بصرية متكامل قائم على شريحة بصريةالميزات الرئيسية:المكونات: يستخدم شريحة بصرية متكاملة تجمع بين وظائف مثل الإضاءة، وتقسيم الشعاع، والتعديل، والكشف على منصة غشاء رقيق من نيوبات الليثيوم (LNOI).الوظيفة: تحقيق التكامل "المتعدد في واحد" لوظائف المسار البصري غير الحساسة، مما يقلل من الحجم وتكاليف الإنتاج مع تحسين الاستقطاب وتعديل الطور للحصول على أداء دقيق للجيروسكوب.التطبيقات: مناسبة لتحديد المواقع والملاحة والتحكم في الوضع وقياس ميل آبار النفط.التحسين: يمكن لمزيد من التحسينات في نسبة انقراض الاستقطاب، وقوة الانبعاث، وكفاءة الاقتران أن تعزز الاستقرار والدقة.الخلاصة: يمهد هذا التصميم المتكامل الطريق أمام الجيروسكوبات الليفية البصرية المصغرة ومنخفضة التكلفة، مما يلبي الطلب المتزايد على حلول الملاحة بالقصور الذاتي المدمجة والموثوقة.بفضل مزاياها المتمثلة في كونها تعمل بالكامل بتقنية الحالة الصلبة، وأدائها العالي، وتصميمها المرن، أصبحت الجيروسكوبات الليفية البصرية الجيروسكوبات العطالية السائدة، والتي تُستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات مثل تحديد المواقع والملاحة، والتحكم في الاتجاه، وقياس ميل آبار النفط. في ظل هذا الوضع الجديد، يتجه الجيل الجديد من أنظمة الملاحة العطالية نحو التصغير وخفض التكلفة، مما يفرض متطلبات متزايدة على الأداء الشامل للجيروسكوب، كالحجم والدقة والتكلفة. في السنوات الأخيرة، شهدت الجيروسكوبات الرنانة نصف الكروية وجيروسكوبات الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) تطورًا سريعًا بفضل ميزة صغر الحجم، مما كان له تأثير ملحوظ على سوق الجيروسكوبات الليفية البصرية. يتمثل التحدي الرئيسي في تصغير حجم الجيروسكوبات البصرية التقليدية في تقليل حجم المسار البصري. في التصميم التقليدي، يتكون المسار البصري للجيروسكوب الليفي البصري من عدة أجهزة بصرية منفصلة، ​​يتم تصنيع كل منها بناءً على مبادئ وعمليات مختلفة، ولكل منها غلافها الخاص ووصلاتها. ونتيجةً لذلك، يقترب حجم الجهاز وفقًا للتقنيات السابقة من الحد الأقصى للتصغير، ويصعب دعم المزيد من تصغير حجم الجيروسكوب الليفي البصري. لذا، من الضروري استكشاف حلول تقنية جديدة لتحقيق التكامل الفعال بين مختلف وظائف المسار البصري، وتقليل حجم المسار البصري للجيروسكوب بشكل كبير، وتحسين توافق العمليات، وخفض تكلفة إنتاج الجهاز.مع تطور تقنية الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات، حققت تقنية البصريات المتكاملة طفراتٍ تدريجية، وانخفض حجم مكوناتها باستمرار، حتى وصلت إلى المستويين الميكروي والنانوي، مما ساهم بشكل كبير في تطوير رقائق البصريات المتكاملة، وتطبيقها في مجالات الاتصالات البصرية والحوسبة البصرية والاستشعار البصري وغيرها. وتوفر تقنية البصريات المتكاملة حلاً تقنياً جديداً وواعداً لتصغير مسار الجيروسكوب البصري وخفض تكلفته.1. تصميم مخطط رقاقة بصرية متكاملة1.1 التصميم العاميتكون جهاز قياس زاوية الدوران التقليدي من مصدر ضوئي (SLD أو ASE)، ومقرن ليفي مخروطي (يُشار إليه باسم "المقرن")، ومعدِّل طور الموجة الدليلية Y (يُشار إليه باسم "معدِّل الموجة الدليلية Y")، وكاشف، وحلقة حساسة (حلقة ليفية). وتُعد الحلقة الحساسة الوحدة الأساسية لقياس زاوية الدوران، ويؤثر حجمها بشكل مباشر على دقة الجهاز.نقترح شريحة متكاملة هجينة، تتألف من مكون مصدر ضوئي، ومكون متعدد الوظائف، ومكون كشف، وذلك من خلال التكامل الهجين. يُعدّ جزء المصدر الضوئي مكونًا مستقلًا، ويتألف من شريحة SLD، ومكون عزل وتجميع، ومكونات طرفية مثل مشتت حراري ومبرد أشباه الموصلات. تتكون وحدة الكشف من شريحة كشف وشريحة مضخم مقاومة. أما الوحدة متعددة الوظائف، فهي الجزء الرئيسي من الشريحة المتكاملة الهجينة، والمصنوعة باستخدام شريحة غشاء رقيق من نيوبات الليثيوم (LNOI)، وتشمل بشكل أساسي دليلًا موجيًا ضوئيًا، ومحول نمط-بقعة، ومستقطبًا، ومقسمًا للشعاع، ومخففًا للنمط، ومعدلًا، وغيرها من البنى المدمجة على الشريحة. يُنقل الشعاع المنبعث من شريحة SLD إلى دليل LNOI الموجي بعد عزله وتجميعه.يقوم المستقطب بتحريف الضوء الداخل، بينما يقوم مخفف النمط بتخفيف النمط غير العامل. بعد أن يقوم فاصل الحزمة بتقسيم الحزمة ويقوم المعدل بتعديل الطور، تدخل شريحة الإخراج إلى الحلقة الحساسة ومعدل الدوران الزاوي الحساس. يتم التقاط شدة الضوء بواسطة شريحة الكاشف، ويتدفق خرج الكهروضوئي الناتج عبر شريحة مكبر المقاومة العكسية إلى دائرة إزالة التضمين.تتمتع الشريحة البصرية المتكاملة الهجينة بوظائف الإضاءة، وتقسيم الشعاع، ودمج الشعاع، والانحراف، والتعديل، والكشف، وغيرها. وهي تُحقق تكاملاً متعدد الوظائف للمسار البصري للجيروسكوب، حيث لا تتطلب وظائف حساسة. تعتمد الجيروسكوبات الليفية البصرية على معدل زاوية حساسية الشعاع المتماسك ذي الاستقطاب العالي، ويؤثر أداء الاستقطاب بشكل مباشر على دقة الجيروسكوبات. يُعد مُعدِّل الموجة Y التقليدي جهازًا متكاملاً، إذ يجمع بين وظائف الانحراف، وتقسيم الشعاع، ودمج الشعاع، والتعديل. وبفضل طرق تعديل المواد، مثل تبادل البروتونات أو نشر التيتانيوم، تتمتع مُعدِّلات الموجة Y بقدرة انحراف فائقة. مع ذلك، تتطلب مواد الأغشية الرقيقة مراعاة متطلبات الحجم والتكامل وقدرة الانحراف، وهي متطلبات لا يُمكن تلبيتها بطرق تعديل المواد. من جهة أخرى، يكون مجال نمط الموجة في الموجه الضوئية الرقيقة أصغر بكثير من نظيره في الموجه الضوئية المصنوعة من مادة صلبة، مما يؤدي إلى تغييرات في توزيع المجال الكهروستاتيكي ومعاملات الانكسار الكهربائي، وبالتالي يتطلب الأمر إعادة تصميم بنية الأقطاب الكهربائية. لذا، يُعدّ كل من المستقطب والمعدِّل من أهم عناصر تصميم الشريحة المتكاملة.1.2 تصميم محدديتم الحصول على خصائص الاستقطاب عن طريق الانحياز الهيكلي، ويتم تصميم مستقطب على الشريحة، يتكون من دليل موجي منحني ودليل موجي مستقيم.موافق. يمكن للموجه الموجي المنحني الحد من الفرق بين نمط الإرسال ونمط عدم الإرسال، وتحقيق تأثير انحياز النمط. ويتم تقليل فقد الإرسال في نمط الإرسال عن طريق ضبط الإزاحة.تتأثر خصائص نقل الموجات الضوئية في الموجهات بشكل رئيسي بفقدان التشتت، وتسرب الأنماط، وفقدان الإشعاع، وفقدان عدم تطابق الأنماط. نظريًا، يكون فقدان التشتت وتسرب الأنماط في الموجهات المنحنية الصغيرة ضئيلين، ويُعزى ذلك أساسًا إلى المراحل اللاحقة من العملية. مع ذلك، يُعد فقدان الإشعاع في الموجهات المنحنية أمرًا جوهريًا، وله تأثيرات مختلفة على الأنماط المختلفة. تتأثر خصائص نقل الموجات في الموجهات المنحنية بشكل رئيسي بفقدان عدم تطابق الأنماط، ويحدث تداخل في الأنماط عند نقطة التقاء الموجه المستقيمة والمنحنية، مما يؤدي إلى زيادة حادة في تشتت الأنماط. عند نقل الموجة الضوئية إلى الموجه المستقطبة، وبسبب وجود الانحناء، يختلف معامل الانكسار الفعال لنمط الموجة الضوئية في الاتجاه الرأسي والاتجاه الموازي، ويختلف تقييد النمط، مما ينتج عنه تأثيرات توهين مختلفة لنمطي TE وTM.لذا، من الضروري تصميم معلمات دليل الموجة المنحني لتحقيق أداء الانحراف المطلوب. ومن بين هذه المعلمات، يُعد نصف قطر الانحناء المعلمة الرئيسية. تم حساب فقد الإرسال عند أنصاف أقطار انحناء مختلفة، بالإضافة إلى مقارنة الفقد بين الأنماط المختلفة، باستخدام محلل الأنماط الذاتية FDTD. تُظهر النتائج المحسوبة أن فقد دليل الموجة يتناقص مع زيادة نصف القطر عند أنصاف أقطار الانحناء الصغيرة. بناءً على ذلك، تم حساب العلاقة بين خاصية الاستقطاب (نسبة نمط TE إلى نمط TM) ونصف قطر الانحناء، حيث تتناسب خاصية الاستقطاب عكسيًا مع نصف قطر الانحناء. ينبغي أن يراعي تحديد نصف قطر انحناء المستقطب المدمج في الشريحة الحسابات النظرية، ونتائج المحاكاة، والقدرات التقنية، والاحتياجات الفعلية.تُستخدم طريقة الفروق المحدودة في المجال الزمني (FDTD) لمحاكاة مجال الضوء المنقول للمستقطب المدمج على الشريحة. يمر نمط TE عبر بنية الدليل الموجي بفقد منخفض، بينما يُحدث نمط TM توهينًا واضحًا، ما يُتيح الحصول على ضوء مستقطب بنسبة إخماد عالية. بزيادة عدد الأدلة الموجية المتتالية، يُمكن تحسين نسبة إخماد الاستقطاب، والوصول إلى أداء أفضل من -35 ديسيبل على مستوى الميكرون. في الوقت نفسه، تتميز بنية الدليل الموجي على الشريحة بالبساطة، ما يُسهّل تصنيع الجهاز بتكلفة منخفضة.2. التحقق من أداء الشريحة البصرية المتكاملةتتكون الشريحة الرئيسية LNOI للشريحة البصرية المتكاملة من عينة غير مقطعة محفورة بهياكل متعددة الشرائح، ويبلغ حجم الشريحة الرئيسية الواحدة 11 مم × 3 مم. يشمل اختبار أداء الشريحة البصرية المتكاملة بشكل أساسي قياس النسبة الطيفية، ونسبة انقراض الاستقطاب، وجهد نصف الموجة.تم بناء نموذج أولي لجيروسكوب باستخدام شريحة بصرية متكاملة، وأُجري اختبار أداء لهذه الشريحة. تم قياس أداء الجيروسكوب في حالة عدم وجود تحيز ثابت، وذلك في قاعدة معزولة عن الاهتزازات عند درجة حرارة الغرفة.يُعاني الجيروسكوب المُدمج في الشريحة البصرية من انحراف طويل الأمد في مرحلة بدء التشغيل، ويعود ذلك أساسًا إلى خصائص بدء تشغيل مصدر الضوء والفقد الكبير في الوصلة البصرية. في اختبار مدته 90 دقيقة، بلغ استقرار الجيروسكوب عند الانحياز الصفري 0.17 درجة/ساعة (10 ثوانٍ). بالمقارنة مع الجيروسكوب المُعتمد على الأجهزة المنفصلة التقليدية، يتدهور مؤشر استقرار الانحياز الصفري بمقدار عشرة أضعاف، مما يُشير إلى ضرورة تحسين الشريحة البصرية المُدمجة. تشمل اتجاهات التحسين الرئيسية: تحسين نسبة إخماد الاستقطاب للشريحة، وزيادة القدرة الضوئية للشريحة المُضيئة، وتحسين كفاءة اقتران طرفي الشريحة، وتقليل الفقد الكلي للشريحة المُدمجة.3. ملخصنقترح شريحة بصرية متكاملة تعتمد على تقنية LNOI، قادرة على دمج وظائف غير حساسة مثل الإضاءة، وتقسيم الشعاع، ودمج الشعاع، والانحراف، والتعديل، والكشف. يبلغ استقرار نموذج الجيروسكوب الأولي، المبني على الشريحة البصرية المتكاملة، 0.17 درجة/ساعة عند انعدام الانحياز. ومع ذلك، لا يزال أداء الشريحة أقل من أداء الأجهزة المنفصلة التقليدية، مما يستدعي مزيدًا من التحسين والتطوير. نستكشف مبدئيًا جدوى دمج جميع وظائف المسار البصري باستثناء الحلقة، مما يُعزز القيمة التطبيقية للشريحة البصرية المتكاملة في الجيروسكوب، ويلبي متطلبات تطوير الجيروسكوب الليفي البصري من حيث التصغير وخفض التكلفة.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: نظام كشف التشوه القائم على الجيروسكوب الليفي البصريالميزات الرئيسية:المكونات: تتضمن جيروسكوبات ألياف بصرية عالية الدقة لقياس السرعة الزاوية وحساب المسار.الوظيفة: يجمع بين بيانات الجيروسكوب وقياسات المسافة للكشف عن التشوهات الهيكلية بدقة عالية.التطبيقات: مناسبة للهندسة المدنية، ومراقبة السلامة الهيكلية، وتحليل التشوه في الجسور والمباني والبنى التحتية الأخرى.الأداء: يحقق دقة في اكتشاف التشوه أفضل من 10 ميكرومتر عند سرعة تشغيل تبلغ 2 متر/ثانية باستخدام الجيروسكوبات متوسطة الدقة.المزايا: تصميم صغير الحجم، وزن خفيف، استهلاك منخفض للطاقة، وتشغيل سهل الاستخدام لسهولة النشر.خاتمة:يوفر هذا النظام قياسات دقيقة وموثوقة للتشوه، مما يوفر حلولاً قيّمة لاحتياجات التحليل الهندسي والإنشائي.1- طريقة للكشف عن تشوه الهياكل الهندسية باستخدام الجيروسكوب الليفي البصريتعتمد طريقة الكشف عن تشوهات الهياكل الهندسية باستخدام الجيروسكوب الليفي البصري على تثبيت الجيروسكوب على جهاز الكشف، وقياس السرعة الزاوية للجهاز أثناء تحركه على سطح الهيكل، وقياس مسافة التشغيل، وحساب مساره لتحديد التشوه. يُشار إلى هذه الطريقة في هذه الورقة باسم "طريقة المسار". ويمكن وصفها بأنها "ملاحة ثنائية الأبعاد"، حيث يتم تحديد موقع الجهاز على السطح العمودي للهيكل، ومن ثمّ يُحسب مساره على طول هذا السطح.وفقًا لمبدأ طريقة المسار، تشمل مصادر الخطأ الرئيسية خطأ المرجع، وخطأ قياس المسافة، وخطأ قياس الزاوية. يشير خطأ المرجع إلى خطأ قياس زاوية الميل الابتدائية θ0، ويشير خطأ قياس المسافة إلى خطأ قياس ΔLi، ويشير خطأ قياس الزاوية إلى خطأ قياس Δθi، وينتج هذا الخطأ بشكل أساسي عن خطأ قياس السرعة الزاوية لجيروسكوب الألياف الضوئية. لا تتناول هذه الورقة البحثية تأثير خطأ المرجع وخطأ قياس المسافة على خطأ كشف التشوه، بل تُحلل فقط خطأ كشف التشوه الناتج عن خطأ جيروسكوب الألياف الضوئية.2- تحليل دقة كشف التشوه باستخدام الجيروسكوب الليفي البصري2.1 نمذجة الخطأ في الجيروسكوب الليفي البصري في تطبيقات كشف التشوهالجيروسكوب الليفي البصري هو مستشعر لقياس السرعة الزاوية يعتمد على تأثير ساغناك. بعد مرور الضوء المنبعث من مصدر الضوء عبر الموجه Y، يتشكل شعاعان ضوئيان يدوران في اتجاهين متعاكسين داخل حلقة الألياف. عندما يدور حامل الضوء بالنسبة للفضاء المرجعي، ينشأ فرق في المسار البصري بين الشعاعين، ويمكن رصد إشارة التداخل البصري المرتبطة بالسرعة الزاوية الدورانية عند طرف الكاشف، وذلك لقياس السرعة القطرية.الصيغة الرياضية لإشارة خرج الجيروسكوب الليفي البصري هي: F = Kw + B0 + V. حيث F هي خرج الجيروسكوب، وK هو عامل المقياس، وω هي سرعة الجيروسكوب.مدخل السرعة الزاوية على المحور الحساس، B0 هو الانحياز الصفري الجيروسكوبي، υ هو حد الخطأ المتكامل، بما في ذلك الضوضاء البيضاء والمكونات المتغيرة ببطء الناتجة عن الضوضاء المختلفة ذات وقت الارتباط الطويل، ويمكن اعتبار υ أيضًا خطأ الانحياز الصفري.تشمل مصادر خطأ القياس في الجيروسكوب الليفي البصري خطأ عامل المقياس وخطأ الانحراف الصفري. حاليًا، يتراوح خطأ عامل المقياس في الجيروسكوب الليفي البصري المستخدم في التطبيقات الهندسية بين 10⁻⁵ و10⁻⁶. في تطبيقات كشف التشوه، تكون قيمة السرعة الزاوية المدخلة صغيرة، وبالتالي يكون خطأ القياس الناتج عن خطأ عامل المقياس أصغر بكثير من الخطأ الناتج عن خطأ الانحراف الصفري، ويمكن إهماله. يتميز مُركِّب التيار المستمر لخطأ الانحياز الصفري بتكرارية الانحياز الصفري (Br)، وهي الانحراف المعياري لقيمة الانحياز الصفري في عدة اختبارات. أما مُركِّب التيار المتردد فيتميز بثبات الانحياز الصفري (Bs)، وهو الانحراف المعياري لقيمة خرج الجيروسكوب عن متوسطها في اختبار واحد، وترتبط قيمته بزمن أخذ العينات للجيروسكوب.2.2 حساب خطأ التشوه بناءً على الجيروسكوب الليفي البصريباستخدام نموذج العارضة البسيطة المدعومة كمثال، يتم حساب خطأ اكتشاف التشوه، ويتم إنشاء النموذج النظري للتشوه الهيكلي. وعلى هذا الأساس، يتم ضبط عملية الاكتشاف.بناءً على سرعة التشغيل وزمن أخذ العينات للنظام، يمكن الحصول على السرعة الزاوية النظرية لجيروسكوب الألياف الضوئية. بعد ذلك، يمكن محاكاة خطأ قياس السرعة الزاوية لجيروسكوب الألياف الضوئية وفقًا لنموذج خطأ الانحراف الصفري لجيروسكوب الألياف الضوئية الذي تم تحديده سابقًا.2.3 مثال على حساب المحاكاةتعتمد إعدادات المحاكاة لسرعة التشغيل وزمن أخذ العينات على نمط متغير النطاق، أي أن قيمة ΔLi التي يمر بها كل زمن أخذ عينات ثابتة، بينما يتغير زمن أخذ العينات لنفس القطعة المستقيمة بتغيير سرعة التشغيل. على سبيل المثال، عندما تكون قيمة ΔLi تساوي 1 مم، أي عندما تكون سرعة التشغيل 2 م/ث، يكون زمن أخذ العينات 0.5 مللي ثانية. أما إذا كانت سرعة التشغيل 0.1 م/ث، فيكون زمن أخذ العينات 10 مللي ثانية.3- العلاقة بين أداء الجيروسكوب الليفي البصري وخطأ قياس التشوهأولًا، تم تحليل تأثير خطأ التكرارية عند انعدام الانحياز. في حالة انعدام خطأ استقرار الانحياز، يكون خطأ قياس السرعة الزاوية الناتج عن خطأ الانحياز ثابتًا، فكلما زادت سرعة الحركة، قلّ زمن القياس الكلي، وقلّ تأثير خطأ الانحياز، وبالتالي قلّ خطأ قياس التشوه. عند سرعات عالية، يُعدّ خطأ استقرار الانحياز العامل الرئيسي المُسبّب لخطأ قياس النظام. أما عند سرعات منخفضة، فيُصبح خطأ التكرارية عند انعدام الانحياز المصدر الرئيسي لخطأ قياس النظام.باستخدام مؤشر جيروسكوب الألياف الضوئية متوسط ​​الدقة، أي أن استقرار الانحياز الصفري يبلغ 0.5 درجة/ساعة عند زمن أخذ عينات 1 ثانية، وقابلية التكرار الصفري 0.05 درجة/ساعة. قارن أخطاء قياس النظام عند سرعات تشغيل 2 م/ث، 1 م/ث، 0.2 م/ث، 0.1 م/ث، 0.02 م/ث، 0.01 م/ث، 0.002 م/ث، و0.001 م/ث. عند سرعة تشغيل 2 م/ث، يبلغ خطأ القياس 8.514 ميكرومتر (RMS)، وعند خفض سرعة القياس إلى 0.2 م/ث، يبلغ خطأ القياس 34.089 ميكرومتر (RMS)، وعند خفض سرعة القياس إلى 0.002 م/ث، يبلغ خطأ القياس 2246.222 ميكرومتر (RMS)، كما يتضح من نتائج المقارنة. كلما زادت سرعة التشغيل، قل خطأ القياس. وبالنظر إلى سهولة التشغيل الهندسي، فإن سرعة التشغيل البالغة 2 م/ث يمكن أن تحقق دقة قياس أفضل من 10 ميكرومتر.4. ملخصاستنادًا إلى تحليل محاكاة قياس تشوه الهيكل الهندسي باستخدام الجيروسكوب الليفي البصري، تم وضع نموذج خطأ للجيروسكوب الليفي البصري، وتم تحديد العلاقة بين خطأ قياس التشوه وأداء الجيروسكوب الليفي البصري باستخدام نموذج العارضة المدعومة البسيطة كمثال. تُظهر نتائج المحاكاة أنه كلما زادت سرعة تشغيل النظام، أي كلما قل زمن أخذ العينات للجيروسكوب الليفي البصري، زادت دقة قياس التشوه للنظام مع ثبات عدد العينات وضمان دقة قياس المسافة. باستخدام مؤشر جيروسكوب ليفي بصري متوسط ​​الدقة وسرعة تشغيل تبلغ 2 متر/ثانية، يمكن تحقيق دقة قياس تشوه أفضل من 10 ميكرومتر.يتميز جيروسكوب الألياف الضوئية GF-50 من شركة Micro-Magic Inc بقطر 50 مم وطول 36.5 مم ودقة 0.1 درجة/ساعة. أما جيروسكوب GF-60، فتبلغ دقته 0.05 درجة/ساعة، وهو من فئة الجيروسكوبات عالية الأداء. تتميز جيروسكوباتنا بصغر حجمها وخفة وزنها وانخفاض استهلاكها للطاقة وسرعة تشغيلها وسهولة استخدامها، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) ووحدات القياس بالقصور الذاتي (IMU) وأنظمة تحديد المواقع وأنظمة تحديد الشمال وأنظمة استقرار المنصات وغيرها من المجالات. إذا كنتم مهتمين بجيروسكوب الألياف الضوئية الخاص بنا، فلا تترددوا في التواصل معنا.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: 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 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