التطبيقات

صغير الحجم، جيروسكوب MEMS عالي الدقة للحفر الموجه. يوفر مستوى ضوضاء منخفضًا، ونطاق درجة حرارة واسعًا، وإخراج SPI سريعًا - مثالي لـ MWD وLWD وظروف الحفر القاسية.في عمليات الحفر والتسجيل الموجهين - وهما عمليتان حاسمتان في استكشاف النفط والغاز، وتطوير المعادن، والهندسة الجيولوجية - لا يزال التحكم الدقيق في المسار، والحصول على بيانات مستقرة عن الوضع، ونقل البيانات بشكل موثوق، يمثل تحديات مستمرة، لا سيما في البيئات ذات درجات الحرارة والضغط والاهتزازات العالية. غالباً ما تواجه حلول الجيروسكوب التقليدية، مثل الجيروسكوبات الميكانيكية أو الليفية البصرية، صعوبة في تلبية متطلبات التصغير والتكلفة والوقت الفعلي لعمليات الحفر.جوهر الاستشعار بالقصور الذاتي: حل أحادي المحور للملاحة عالية الدقةتم تصميم جيروسكوب MG-502 أحادي المحور عالي الدقة بتقنية MEMS لتقديم أداء ملاحة فائق في تصميم صغير الحجم. يوفر بيانات دقيقة عن معدل الدوران الزاوي في الوقت الفعلي، مما يجعله مثاليًا لتحديد سمت البئر وزاوية وجه الأداة وميلها في سيناريوهات الحفر الصعبة.أداءٌ فائق: مصمم للملاحة في قاع البئرمخرجات عالية الدقةيُخرج جهاز MG-502 بيانات معدل الزاوية المتمم الثنائي 24 بت بدقة استثنائية، مما يتيح اكتشاف التغيرات الدورانية الدقيقة للتوجيه الاتجاهي الدقيق في مسارات الآبار المعقدة.ثبات متميزبفضل خاصية التعويض الحراري المدمجة ودائرة الضوضاء المنخفضة، يقلل جهاز MG-502 من انحراف التحيز بمرور الوقت. وهو مناسب تمامًا للعمليات طويلة الأمد في الآبار ذات المدى الممتد وحفر الغاز الصخري حيث تُعد الدقة على المدى الطويل أمرًا بالغ الأهمية.ضوضاء منخفضة للغايةتعمل خيارات مرشح الترددات المنخفضة (LPF) القابلة للتحديد والتي تتراوح من 12.5 هرتز إلى 800 هرتز على قمع الضوضاء عالية التردد، مما يضمن إخراجًا سلسًا ومستقرًا حتى في بيئات الحفر الدوراني عالية السرعة.تصميم صغير الحجم: مصمم للمساحات الضيقةعبوة سيراميك مصغرةتم تصميم MG-502 الموجود في حزمة سيراميكية ذات 48 دبوسًا، وهو مُحسَّن للتكامل مع الأدوات المدمجة مثل أدوات MWD (القياس أثناء الحفر) وأدوات LWD (التسجيل أثناء الحفر) وأجهزة قياس الميل الجيروسكوبية.مرونة التركيبصُممت آلة الحفر MG-502 وفقًا لمعايير IPC/JEDEC J-STD-020D.1، وتتميز بأداء موثوق في ظل الإجهاد الحراري والميكانيكي. كما أن حجمها الصغير يجعلها خيارًا ممتازًا لتطبيقات حفر الآبار ذات الأقطار الصغيرة.التغلب على الظروف القاسية: مصمم لتحمل البيئات القاسيةنطاق واسع لدرجات الحرارةيدعم النموذج القياسي التشغيل من -45 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما يمكن أن تصل درجة حرارة النموذج ذي درجة الحرارة العالية إلى +125 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا لبيئات تسجيل الآبار العميقة والحرارية الأرضية.مقاومة الاهتزاز والصدماتيتميز جهاز MG-502 بحماية قوية ضد التفريغ الكهروستاتيكي ونظام ترشيح متعدد المراحل، مما يجعله مقاومًا للصدمات الميكانيكية والاضطرابات الكهربائية. يُنصح باتباع إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة والتأريض السليم للحصول على أفضل أداء.الاتصالات الرقمية عالية السرعةيدعم جهاز MG-502 واجهة SPI رباعية الأسلاك (الوضع 3) بتردد يصل إلى 8 ميجاهرتز، مما يسمح بتحديثات البيانات عالية التردد - قابلة للتكوين حتى 12 كيلوهرتز - مما يضمن نقلًا سريعًا وبدون فقدان لبيانات معدل الدوران ودرجة الحرارة، حتى أثناء دوران الأداة عالي السرعة.ملخص يجمع الجيروسكوب أحادي المحور MG-502 بتقنية MEMS بين دقة فائقة في الملاحة، وحجم صغير، وقدرة استثنائية على التكيف مع مختلف الظروف البيئية. فهو يُحسّن دقة التحكم في المسار وموثوقية القياس في الحفر الموجه، مع إمكانية دمجه في أنظمة استشعار مدمجة تعمل في الوقت الفعلي داخل البئر. يُعدّ MG-502 عنصرًا أساسيًا في تطوير تقنيات الحفر الذكية عالية الكفاءة.

يتميز الجيروسكوب MEMS أحادي المحور عالي الأداء MG-502 بمعدل بيانات أقصى يبلغ 12 كيلو هرتز، وعرض نطاق قابل للتعديل، ودقة إخراج 24 بت، مما يجعله خيارًا مثاليًا لتثبيت الكاميرا بدون طيار، والتحكم في الوضع، وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي. في أنظمة الطائرات المسيّرة الحديثة، يُعدّ استقرار وضعية الطيران شرطًا أساسيًا للتشغيل الآمن وتنفيذ المهام بكفاءة. فسواءً واجهت الطائرة تدفقًا هوائيًا مضطربًا، أو تغيرات مفاجئة في الحمولة، أو مناورات حادة، فإنها تتعرض باستمرار لحركات زاوية - الميل، والدوران، والانعراج. ويتطلب رصد هذه التغيرات الديناميكية والاستجابة لها مستشعرًا دقيقًا وعالي السرعة. وهنا يأتي دور الجيروسكوبات الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) مثل MG-502، باعتبارها "العضو الحسي" الصامت والضروري للطائرات المسيّرة.الدقة في محور واحد: قوة MG-502بخلاف الحلول التقليدية ثلاثية المحاور، يركز MG-502 على الدقة القصوى على طول محور واحد، مما يجعله مثاليًا للتكامل في أنظمة التثبيت، ومنصات التثبيت، والأنظمة الفرعية لنظام الملاحة بالقصور الذاتي التي تتطلب ردود فعل دقيقة للغاية في اتجاه دوراني واحد.تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:التقاط معدل الزاوية عالي السرعة: بفضل معدلات إخراج البيانات القابلة للتكوين حتى 12000 هرتز، يتيح جهاز MG-502 استجابة فائقة السرعة للتغيرات الزاوية، مما يجعله قادرًا على تتبع مناورات الطائرات بدون طيار السريعة دون تأخير.دقة إخراج السرعة الزاوية 24 بت: بالإضافة إلى عوامل القياس المعايرة من المصنع، يضمن هذا بيانات سرعة زاوية عالية الدقة لخوارزميات التحكم في الطيران.نطاق تردد الإخراج القابل للتعديل من 12.5 هرتز إلى 800 هرتز: يسمح هذا للمطورين بضبط قمع الضوضاء والاستجابة الديناميكية حسب التطبيق - سواء كان ذلك التقاطًا سينمائيًا سلسًا أو تثبيتًا سريعًا للطيران.واجهة SPI مع توقيت دقيق: يدعم MG-502 اتصال SPI Mode 3، مما يسمح بالتكامل الموثوق في الوقت الحقيقي مع وحدات التحكم في الطيران.مصمم للتكامل مع العالم الحقيقيلا يقتصر جهاز MG-502 على المواصفات الداخلية فحسب، بل تم تصميمه مع مراعاة التكامل على مستوى النظام:حزمة سيراميكية صغيرة الحجم ذات 48 سنًا: يمكن تركيبها بسهولة على لوحات الدوائر المطبوعة مع تقليل تداخل الإشارة، ويدعم المستشعر تصميمًا قويًا للتصميمات المقاومة للاهتزاز والحساسة للتداخل الكهرومغناطيسي.تشغيل موفر للطاقة: مع مدخل 5 فولت ومتوسط ​​تيار يبلغ حوالي 35 مللي أمبير، فإنه يتناسب بشكل جيد مع ميزانيات الطاقة للطائرات بدون طيار، بما في ذلك تلك الخاصة بالطائرات بدون طيار طويلة المدى.خيارات المزامنة القابلة للتكوين: يمكن للمطورين الاختيار بين التوقيت الداخلي أو إشارات المزامنة الخارجية لمواءمة إخراج البيانات مع دورات دمج المستشعرات على مستوى النظام - وهو أمر مثالي لتطبيقات الملاحة الحساسة للوقت.التطبيقات: تصميم هندسي للاستقرار من أجل المهام الحرجةتكتسب الطائرات بدون طيار المجهزة بنظام MG-502 ميزة كبيرة في:تثبيت جيمباليساعد إخراج السرعة الزاوية في الوقت الحقيقي على تحقيق دوران عكسي دقيق في المحركات عديمة الفرش، مما يؤدي إلى إلغاء اهتزاز المنصة بشكل فعال وتحسين وضوح الصورة.نظام الملاحة بالقصور الذاتي الاحتياطيعندما تفشل إشارة نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، فإن دقة البيانات العالية لجهاز MG-502 تغذي خوارزميات نظام الملاحة بالقصور الذاتي (INS) المثبتة، مما يساعد في الملاحة التقديرية قصيرة المدى.حلقة تحديد وضعية الطيرانيوفر جهاز MG-502، المدمج في وحدة التحكم الرئيسية في الطيران، تغذية راجعة أساسية لوحدات التحكم PID للحفاظ على استقرار الدوران/الميل/الانعراج في ظل ظروف غير متوقعة.الخاتمةرغم أن الجيروسكوبات ثلاثية المحاور بتقنية MEMS تتصدر عناوين الأخبار، إلا أن محورًا واحدًا قد يكون كافيًا في بعض الأحيان، شريطة أن يكون دقيقًا بما يكفي. يجمع جيروسكوب MG-502 أحادي المحور عالي الدقة بتقنية MEMS بين استجابة بيانات فائقة السرعة، ونطاق ترددي قابل للتكوين، وموثوقية عالية المستوى. إنه الخيار الأمثل لمهندسي الطائرات بدون طيار الذين يسعون إلى تحقيق أعلى دقة تحكم على طول محور بالغ الأهمية. في الصراع ضد الجاذبية والفوضى، لا يقيس جهاز MG-502 الدوران فحسب، بل يحدد الاستقرار.

استكشف التطبيقات الرئيسية لجيروسكوبات الألياف الضوئية في الملاحة البرية، والفضاء، والأنظمة البحرية، والحفر. اكتشف كيف يُحسّن جيروسكوب G-F70ZK عالي الدقة دقة التوجيه لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي وأنظمة تحديد الشمال المثبتة على المركبات.مقدمةأحدثت الجيروسكوبات الليفية البصرية ثورة في مجال الملاحة بالقصور الذاتي، إذ تُقدم بديلاً موثوقاً به يعمل بالكامل بتقنية الحالة الصلبة للجيروسكوبات الميكانيكية التقليدية. وتعتمد هذه الأجهزة على تأثير ساغناك، مستخدمةً تداخل الضوء داخل ملف من الألياف البصرية للكشف عن السرعة الزاوية بدقة عالية. وبفضل متانتها وحساسيتها العالية ومقاومتها للعوامل البيئية، يتزايد استخدام الجيروسكوبات الليفية البصرية في التطبيقات التي تتطلب تحديداً دقيقاً للاتجاه والمسار ومعدل الدوران الزاوي.التطبيقات الرئيسية لجيروسكوبات الألياف الضوئية1. الملاحة البرية وتوجيه المركباتتُستخدم أجهزة قياس الاتجاه الليفي (FOGs) على نطاق واسع في المنصات الأرضية مثل المركبات العسكرية والسيارات ذاتية القيادة والأنظمة الروبوتية. وقدرتها على توفير معلومات دقيقة عن الاتجاه دون الاعتماد على إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) تجعلها ضرورية في البيئات التي لا تتوفر فيها هذه الإشارات. فعلى سبيل المثال، توفر سلسلة G-F70ZK استقرارًا ممتازًا في حالة عدم وجود انحراف (≤0.03 درجة/ساعة لطراز G-F70ZK-B)، مما يجعلها مثالية لتطبيقات تحديد الاتجاه بدقة عالية المثبتة على المركبات.2. أنظمة تحديد الوضع والملاحة المحمولة جواًتتطلب تطبيقات الفضاء الجوي موثوقية عالية واستجابة سريعة من أنظمة التوجيه. توفر أجهزة قياس الدوران البصري (FOGs) بيانات مستقرة حول وضعية الطائرة واتجاهها، حتى أثناء المناورات عالية السرعة أو ظروف الطيران المضطربة. يتميز جيروسكوب G-F70ZK بنطاق ديناميكي يبلغ ±500 درجة/ثانية، ويمكنه العمل في ظروف اهتزاز ودرجات حرارة قاسية (من -40 درجة مئوية إلى +70 درجة مئوية)، مما يضمن أداءً ثابتًا في الأنظمة المحمولة جوًا.3. الملاحة البحرية والبوصلات الجيروسكوبيةفي البيئات البحرية، تُستخدم أجهزة قياس الدوران الليفي (FOGs) في البوصلات الجيروسكوبية وأنظمة تحديد المواقع الديناميكية للسفن والغواصات. تحافظ هذه الجيروسكوبات على دقة الاتجاه دون تداخل مغناطيسي، وهو أمر بالغ الأهمية للملاحة في المناطق القطبية أو بالقرب من الهياكل المعدنية الكبيرة. وبفضل حساسيتها المنخفضة للمجال المغناطيسي التي تصل إلى ≤0.02 درجة/ساعة/غاوص، يضمن جهاز G-F70ZK تشغيلًا مستقرًا في أنظمة الملاحة البحرية.4. استكشاف النفط والغازتستخدم أنظمة مسح الآبار وأدوات القياس أثناء الحفر (MWD) أجهزة قياس التذبذبات الليفية (FOGs) للحفاظ على دقة التوجيه تحت الأرض. وبفضل حجمها الصغير، وقدرتها العالية على تحمل الصدمات (تسارع ذروة 30 جم)، ومقاومتها للاهتزازات (4.2 جم، 20-2000 هرتز)، فإن جهاز G-F70ZK مناسب بشكل خاص لبيئات الحفر ذات الإجهاد العالي.5. تطبيقات الفضاءتُعدّ أجهزة قياس الدوران الليفي (FOGs) بالغة الأهمية في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية لتحديد الوضع والتحكم فيه. ويُعزز تصميمها الخالي من الأجزاء المتحركة متانتها ويُقلل من صيانتها، وهو أمر ضروري للمهام طويلة الأمد. كما أن استقرارها الحراري العالي وقابليتها للتكرار ضمن نطاق درجة الحرارة الكاملة (≤200 جزء في المليون) يجعلها خيارًا قويًا لأنظمة الملاحة الفضائية.تسليط الضوء على الجيروسكوب الليفي البصري G-F70ZKيُعدّ الجيروسكوب G-F70ZK، من إنتاج شركة Micro-Magic Inc.، جيروسكوبًا أحادي المحور متوسطًا وعالي الدقة يعمل بالألياف الضوئية، وهو مصمم لأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي عالية الدقة. يدعم هذا الجيروسكوب اتصالاً ثنائي الاتجاه عبر بروتوكول RS-422، ويتميز بمعامل انحراف عشوائي منخفض يصل إلى ≤0.003°/√hr، ويحافظ على أداء ممتاز حتى في ظل الصدمات والاهتزازات الميكانيكية.المواصفات الرئيسية:المعلمةG-F70ZK-AG-F70ZK-Bاستقرار بدون انحياز≤0.05 درجة مئوية/ساعة≤0.03 درجة مئوية/ساعةقابلية التكرار بدون تحيز≤0.02 درجة مئوية/ساعة≤0.02 درجة مئوية/ساعةمعامل المشي العشوائي≤0.005°/√ساعة≤0.003°/√ساعةالنطاق الديناميكي±500 درجة/ثانية±500 درجة/ثانيةدرجة حرارة التشغيل-40 درجة مئوية ~ +70 درجة مئوية-40 درجة مئوية ~ +70 درجة مئويةبفضل تصميمه المدمج والمتين ومعالجة الإشارات المتقدمة (بيانات الجيروسكوب 32 بت، وبيانات درجة الحرارة 14 بت)، يعتبر جهاز G-F70ZK خيارًا مثاليًا لتطبيقات الملاحة عالية الأداء.? للتواصل مع شركة مايكرو ماجيك:موقع إلكتروني: www.memsmag.comبريد إلكتروني: sales@memsmag.comواتساب: +8618151836753خاتمةتُعدّ الجيروسكوبات الليفية البصرية ضرورية في مختلف الصناعات التي تتطلب دقة عالية في التوجيه وبيانات قصورية موثوقة. وبفضل حلول متطورة مثل G-F70ZK، تستفيد تطبيقات متنوعة، من الملاحة البرية إلى استكشاف الفضاء، من دقة محسّنة، ومتانة عالية، ونطاق تشغيل أوسع. ومع استمرار توسع الأنظمة المستقلة والملاحة الذكية، ستبقى الجيروسكوبات الليفية البصرية في طليعة تكنولوجيا الاستشعار بالقصور الذاتي.G-F3G90G-F2X64G-F70ZKH 

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 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--

النقاط الرئيسيةالمنتج: جيروسكوبات عالية الأداءسمات:قياس دقيق لمعدل الدوران مع انحياز منخفضالتعويض عن أخطاء درجة الحرارة والاهتزازاستقرار الانحياز الصفري كمؤشر أداء رئيسيتؤثر حساسية الاهتزاز (حساسية g وحساسية g2) على الأداءالتطبيقات:الفضاء الجوي، والسيارات، والصناعة، والإلكترونيات الاستهلاكيةالمزايا:دقة عالية مع تعويض درجة الحرارة والاهتزازتحسين الاستقرار مع متوسط ​​الأجهزة المتعددةتعمل مكونات مقاومة الاهتزاز على تحسين الأداءالقيود: تُعد حساسية الاهتزاز مصدرًا رئيسيًا للخطأقد لا يمكن تحقيق استقرار الانحياز الصفري إلا في الظروف المثاليةيمكن أن تؤثر الصدمات الميكانيكية على الأداء ملخص: عند اختيار الجيروسكوب، من الضروري مراعاة تقليل أكبر مصدر للخطأ. في معظم التطبيقات، تُعد حساسية الاهتزاز المصدر الأكبر للخطأ. يمكن تحسين المعايير الأخرى بسهولة عن طريق المعايرة أو حساب متوسط ​​قراءات عدة مستشعرات. يُعد استقرار الانحياز الصفري أحد المكونات ذات هامش الخطأ الأقل. عند تصفح أدلة بيانات الجيروسكوبات عالية الأداء، يركز معظم مصممي الأنظمة أولاً على مواصفات استقرار الانحياز الصفري. فهو يصف الحد الأدنى لدقة الجيروسكوب، ويُعدّ بطبيعة الحال أفضل مؤشر يعكس أداءه! مع ذلك، قد تتعرض الجيروسكوبات الفعلية لأخطاء لأسباب مختلفة، مما يجعل من المستحيل على المستخدمين الحصول على استقرار الانحياز الصفري العالي المذكور في دليل البيانات. في الواقع، لا يمكن تحقيق هذا الأداء العالي إلا في المختبر. تتمثل الطريقة التقليدية في استخدام التعويض لتقليل تأثير مصادر الخطأ هذه إلى أقصى حد ممكن. ستناقش هذه المقالة مختلف هذه التقنيات وقيودها. أخيرًا، سنتناول نموذجًا بديلًا آخر، وهو اختيار الجيروسكوبات بناءً على أدائها الميكانيكي وكيفية تحسين استقرار انحيازها عند الضرورة. خطأ بيئيتتميز جميع الجيروسكوبات الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) متوسطة ومنخفضة السعر بانحياز زمني صفري وخطأ في عامل القياس، كما أنها تتأثر بتغيرات درجة الحرارة. لذا، يُعدّ تعويض درجة الحرارة في الجيروسكوبات ممارسة شائعة. وبشكل عام، يكمن الغرض من دمج مستشعرات درجة الحرارة في الجيروسكوبات في هذا الغرض. لا تُعدّ الدقة المطلقة لمستشعر درجة الحرارة مهمة، بل الأهم هو قابلية التكرار والتوافق الوثيق بين قراءة المستشعر ودرجة الحرارة الفعلية للجيروسكوب. ويستطيع مستشعر درجة الحرارة في الجيروسكوبات الحديثة تلبية هذه المتطلبات بسهولة تامة. يمكن استخدام العديد من التقنيات لتعويض درجة الحرارة، مثل مطابقة المنحنى متعدد الحدود، والتقريب الخطي القطعي، وغيرها. طالما تم تسجيل عدد كافٍ من نقاط درجة الحرارة واتُخذت التدابير الكافية أثناء عملية المعايرة، فإن التقنية المستخدمة تحديدًا لا تُؤثر على النتيجة. على سبيل المثال، يُعد عدم كفاية وقت التخزين عند كل درجة حرارة مصدرًا شائعًا للخطأ. ومع ذلك، بغض النظر عن التقنية المستخدمة أو مدى الدقة، فإن التخلف الحراري - الفرق في الناتج بين التبريد والتسخين إلى درجة حرارة محددة - سيظل العامل المحدد. يوضح الشكل 1 منحنى التخلف الحراري لجيروسكوب ADXRS453. تتغير درجة الحرارة من +25 درجة مئوية إلى +130 درجة مئوية، ثم إلى -45 درجة مئوية، وأخيرًا تعود إلى +25 درجة مئوية، مع تسجيل نتائج قياس الانحياز الصفري للجيروسكوب غير المُعاوَض. يوجد فرق طفيف في خرج الانحياز الصفري عند +25 درجة مئوية بين دورة التسخين ودورة التبريد (حوالي 0.2 درجة مئوية/ثانية في هذا المثال)، وهو ما يُعرف بالتخلف الحراري. لا يمكن التخلص من هذا الخطأ عن طريق التعويض، لأنه سيحدث بغض النظر عما إذا كان الجيروسكوب قيد التشغيل أم لا. بالإضافة إلى ذلك، تتناسب قيمة التخلف الحراري طرديًا مع مقدار "التحفيز" الحراري المُطبق. أي أنه كلما اتسع نطاق درجة الحرارة المُطبقة على الجهاز، زاد التخلف الحراري.الشكل 1. خرج الانحياز الصفري لـ ADXRS453 غير المعوض أثناء دورات درجة الحرارة (-45 درجة مئوية إلى +130 درجة مئوية)إذا كان التطبيق يسمح بإعادة ضبط الانحياز الصفري عند بدء التشغيل (أي بدء التشغيل بدون تدوير)، أو تصفير الانحياز الصفري في الموقع، فيمكن تجاهل هذا الخطأ. وإلا، فقد يُشكل هذا عاملاً مُحدداً لأداء استقرار الانحياز الصفري، حيث لا يُمكننا التحكم في ظروف النقل أو التخزين. مضاد-اهتزازفي الوضع المثالي، يقيس الجيروسكوب معدل الدوران فقط، ولا يتدخل في أي وظائف أخرى. مع ذلك، في التطبيقات العملية، ونظرًا للتصميم الميكانيكي غير المتماثل و/أو عدم كفاية دقة التصنيع الدقيق، فإن جميع الجيروسكوبات تتأثر بدرجة معينة من التسارع. في الواقع، تتجلى حساسية التسارع بأشكال خارجية متعددة، وتختلف شدتها باختلاف التصميم. عادةً ما تكون الحساسية الأكبر هي حساسية التسارع الخطي (أو حساسية g) وحساسية تصحيح الاهتزاز (أو حساسية g²). ولأن معظم الجيروسكوبات تُستخدم في أجهزة تتحرك و/أو تدور في مجال جاذبية أرضية مقدارها 1g، فإن حساسية التسارع غالبًا ما تكون المصدر الأكبر للخطأ. تعتمد الجيروسكوبات منخفضة التكلفة عمومًا على تصميمات أنظمة ميكانيكية بسيطة للغاية وصغيرة الحجم، ولم يتم تحسين أدائها في مقاومة الاهتزازات (لأن ذلك يهدف إلى خفض التكلفة)، لذا قد يتسبب الاهتزاز في أضرار جسيمة. ليس من المستغرب أن تكون حساسية التسارع (g) أعلى من 1000 درجة/ساعة/تسارع الجاذبية الأرضية (أو 0.3 درجة/ثانية/تسارع الجاذبية الأرضية)، أي أكثر من عشرة أضعاف حساسية الجيروسكوبات عالية الأداء! ​​بالنسبة لهذا النوع من الجيروسكوبات، فإن استقرار الانحراف الصفري ليس ذا أهمية كبيرة. يمكن أن يتسبب دوران طفيف للجيروسكوب في مجال جاذبية الأرض في حدوث أخطاء كبيرة نظرًا لحساسيته لتسارع الجاذبية الأرضية (g) ومربعه (g²). بشكل عام، لا يحدد هذا النوع من الجيروسكوبات حساسية الاهتزازات، بل تكون قيمتها الافتراضية عالية جدًا. يحاول بعض المصممين استخدام مقاييس تسارع خارجية لتعويض حساسية التسارع (عادةً في تطبيقات وحدات القياس بالقصور الذاتي حيث يوجد مقياس التسارع المطلوب مسبقًا)، مما قد يُحسّن الأداء في بعض الحالات. مع ذلك، ولأسبابٍ عديدة، لا يُمكن تحقيق تعويض حساسية التسارع بشكلٍ كامل. تتغير حساسية التسارع لمعظم الجيروسكوبات بتغير تردد الاهتزاز. يُظهر الشكل 2 استجابة جيروسكوب Silicon Sensing CRG20-01 للاهتزاز. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن حساسية الجيروسكوب تقع ضمن نطاق المواصفات المُحددة (تتجاوزه قليلًا عند بعض الترددات المُحددة، وهو أمر قد لا يكون ذا أهمية)، فإن معدل التغير من التيار المستمر إلى 100 هرتز هو 12:1، لذا لا يُمكن إجراء المعايرة ببساطة عن طريق قياس الحساسية عند التيار المستمر. في الواقع، ستكون خطة التعويض مُعقدة للغاية، وتتطلب تغيير الحساسية وفقًا للتردد.الشكل 2. استجابة حساسية الجاذبية لجهاز استشعار السيليكون CRG20-01 لنغمات جيبية مختلفةتكمن صعوبة أخرى في مطابقة استجابة الطور بين مقياس التسارع المُعَوِّض والجيروسكوب. فإذا لم تكن استجابة الطور بينهما متطابقة، فقد تتضخم أخطاء الاهتزاز عالية التردد! ومن هنا، يُمكن استخلاص استنتاج آخر: بالنسبة لمعظم الجيروسكوبات، لا يكون تعويض حساسية التسارع فعالاً إلا عند الترددات المنخفضة. غالبًا ما يكون معايرة الاهتزاز غير مُنظَّمة، ربما بسبب اختلافات طفيفة أو كبيرة بين المكونات المختلفة. ومن المحتمل أيضًا أن يكون السبب ببساطة هو عدم رغبة مُصنِّعي الجيروسكوبات في إجراء الاختبارات أو تنظيمها (مع العلم أن الاختبار قد يكون صعبًا). على أي حال، يجب أخذ تصحيح الاهتزاز في الاعتبار لأنه لا يُمكن تعويضه بواسطة مقياس التسارع. على عكس استجابة مقياس التسارع، سيتم تصحيح خطأ خرج الجيروسكوب. الاستراتيجية الأكثر شيوعًا لتحسين حساسية gتتمثل الخطوة الثانية في إضافة عنصر ميكانيكي مضاد للاهتزاز، كما هو موضح في الشكل 3. يُظهر الشكل جيروسكوب سيارة من باناسونيك مُزال جزئيًا من غلافه المعدني. يتم عزل الجيروسكوب عن الغلاف المعدني بواسطة عنصر مطاطي مضاد للاهتزاز. يُعد تصميم عناصر مقاومة الاهتزاز أمرًا بالغ الصعوبة نظرًا لأن استجابتها غير ثابتة عبر نطاق ترددي واسع (خاصةً عند الترددات المنخفضة)، وتختلف خصائص التخميد فيها باختلاف درجة الحرارة ومدة الاستخدام. وكما هو الحال مع الحساسية، قد تختلف استجابة تصحيح الاهتزاز للجيروسكوب باختلاف التردد. حتى في حال تصميم عناصر مقاومة للاهتزاز بنجاح لتخفيف الاهتزازات ذات النطاق الترددي الضيق في طيف ترددي معروف، فإن هذه العناصر غير مناسبة للتطبيقات العامة التي قد تشهد اهتزازات واسعة النطاق.الشكل 3. مكونات نموذجية مضادة للاهتزازالمشاكل الرئيسية الناجمة عن سوء الاستخدام الميكانيكيفي العديد من التطبيقات، قد تحدث حالات إساءة استخدام روتينية قصيرة الأجل، والتي، على الرغم من أنها لا تُلحق ضرراً بالجيروسكوب، إلا أنها قد تؤدي إلى أخطاء جسيمة. إليك بعض الأمثلة.تستطيع بعض الجيروسكوبات تحمل زيادة معدل الدوران دون إظهار أداء غير طبيعي. يوضح الشكل 4 استجابة جيروسكوب Silicon Sensing CRG20 لمدخلات معدل الدوران التي تتجاوز النطاق المحدد بنسبة 70% تقريبًا. يُظهر المنحنى على اليسار استجابة CRS20 عندما يتغير معدل الدوران من 0 درجة/ثانية إلى 500 درجة/ثانية ويبقى ثابتًا. بينما يُظهر المنحنى على اليمين استجابة الجهاز عندما ينخفض ​​معدل الإدخال من 500 درجة/ثانية إلى 0 درجة/ثانية. عندما يتجاوز معدل الإدخال نطاق القياس المحدد، يتذبذب الخرج عشوائيًا بين المسارات.الشكل 4. استجابة مستشعر السيليكون CRG-20 لمعدل إدخال 500 درجة/ثانية  تُظهر بعض الجيروسكوبات ميلًا إلى "التوقف" حتى عند تعرضها لصدمات لا تتجاوز بضع مئات من الغرامات. على سبيل المثال، يُظهر الشكل 5 استجابة جيروسكوب VTI SCR1100-D04 لصدمة مقدارها 250 غرامًا لمدة 0.5 مللي ثانية (تتمثل طريقة توليد الصدمة في إسقاط كرة فولاذية قطرها 5 مم من ارتفاع 40 سم على لوحة الدوائر المطبوعة بجوار الجيروسكوب). لم يتضرر الجيروسكوب نتيجة الصدمة، ولكنه توقف عن الاستجابة لمدخلات معدل الدوران، ويحتاج إلى إيقاف تشغيله ثم إعادة تشغيله لإعادة العمل. هذه ظاهرة شائعة، إذ تُظهر جيروسكوبات مختلفة سلوكًا مشابهًا. من الحكمة التحقق مما إذا كان الجيروسكوب المقترح قادرًا على تحمل الصدمة في التطبيق.الشكل 5. استجابة VTI SCR1100-D04 لصدمة مقدارها 250 غرامًا لمدة 0.5 مللي ثانيةمن الواضح أن هذه الأخطاء ستكون جسيمة للغاية. لذلك، من الضروري تحديد حالات إساءة الاستخدام المحتملة في أي تطبيق بدقة، والتحقق مما إذا كان الجيروسكوب يتحملها. اختيار نموذج جديدفي حساب هامش الخطأ، يُعدّ استقرار الانحياز الصفري أحد أصغر المكونات، لذا عند اختيار جيروسكوب، يُفضّل التركيز على تقليل مصدر الخطأ الأقصى. في معظم التطبيقات، تُشكّل حساسية الاهتزاز المصدر الأكبر للخطأ. مع ذلك، قد يرغب المستخدمون أحيانًا في مستوى ضوضاء أقل أو استقرار انحياز صفري أفضل من الجيروسكوب المُختار. لحسن الحظ، لدينا حل لهذه المشكلة، وهو حساب المتوسط. بخلاف أخطاء التصميم المتعلقة بالبيئة أو الاهتزازات، فإن خطأ استقرار الانحياز الصفري لمعظم الجيروسكوبات يتسم بخصائص الضوضاء. بمعنى آخر، لا يوجد ترابط بين استقرار الانحياز الصفري للأجهزة المختلفة. لذلك، يمكننا تحسين أداء استقرار الانحياز الصفري بأخذ متوسط ​​عدة أجهزة. إذا تم حساب متوسط ​​n جهازًا، فإن التحسن المتوقع هو √n. كما يمكن تحسين الضوضاء واسعة النطاق باستخدام طريقة حساب متوسط ​​مماثلة. خاتمةلطالما اعتُبرت استقرارية الانحياز الصفري المعيار المطلق لمواصفات الجيروسكوب، ولكن في التطبيقات العملية، غالبًا ما تكون حساسية الاهتزاز عاملًا أكثر أهمية يحد من الأداء. يتم اختيار الجيروسكوب بناءً على مقاومته للاهتزاز.-تعتبر قدرة الاهتزاز معقولة، حيث يمكن تحسين المعايير الأخرى بسهولة من خلال المعايرة أو حساب متوسط ​​عدة مستشعرات. الملحق: حساب الأخطاء الناتجة عن الاهتزازلحساب الخطأ الناتج عن الاهتزاز في تطبيق معين، من الضروري فهم السعة المتوقعة للتسارع والتردد الذي قد يحدث عنده هذا التسارع.l  ينتج عن الجري عادةً ذروة تبلغ 2 جرام، وهو ما يمثل حوالي 4٪ من الوقت.l  اهتزاز المروحية مستقر إلى حد كبير. معظم مواصفات المروحيات تتضمن اهتزازًا واسع النطاق بمقدار 0.4 جي ودورة تشغيل بنسبة 100%.l  يمكن أن تميل السفن (وخاصة القوارب الصغيرة) في المياه المضطربة بزاوية تصل إلى ± 30 درجة (مما ينتج عنه اهتزازات بقوة ± 0.5 جرام). ويمكن افتراض أن دورة التشغيل تبلغ 20%.l  بالنسبة لمعدات البناء مثل آلات التسوية والرافعات الأمامية، فإن اصطدام شفراتها أو جرافاتها بالصخور يُنتج قوة تسارع عالية (50 جم) وتأثيرًا قصيرًا. تبلغ قيمة دورة التشغيل النموذجية 1%. عند حساب الخطأ الناتج عن الاهتزاز، من الضروري مراعاة حساسية كل من g و g2. وبأخذ تطبيق المروحية كمثال، يكون الحساب كما يلي:الخطأ = [خطأ حساسية g] + [خطأ حساسية g2]=[0.4 غرام حساسية × 3600 ثانية/ساعة × 100%]+[(0.4 جم) 2 × حساسية جم2 × 3600 ثانية/ساعة × 100%]إذا تم تعويض حساسية g بواسطة مقياس التسارع، فإن حساسية g فقط هي التي تنخفض، وهذا الانخفاض هو معامل التعويض. MG502جيروسكوبات أحادية المحور عالية الدقة بتقنية MEMS من طراز MG-502 --

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: 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). يُعدّ قانون انحراف ثابت الجهاز مع درجة الحرارة في جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي ظاهرةً معقدة، تتضمن تفاعل مكونات وأنظمة متعددة داخل الجهاز. ويشير ثابت الجهاز إلى القيمة المرجعية للقياس في جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي في ظل ظروف محددة. وهو أمر بالغ الأهمية لضمان دقة القياس واستقراره.تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى انحراف ثوابت الجهاز، ويعود ذلك أساسًا إلى أن الاختلافات في معاملات التمدد الحراري للمواد تُحدث تغييرات في بنية الجهاز، كما أن أداء المكونات الإلكترونية يتغير بتغير درجة الحرارة. غالبًا ما يكون نمط هذا الانحراف غير خطي لأن المواد والمكونات المختلفة تستجيب بشكل مختلف لدرجة الحرارة.لدراسة تغير ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي مع تغير درجة الحرارة، عادةً ما يتطلب الأمر سلسلة من التجارب وتحليل البيانات. يشمل ذلك معايرة الجهاز وقياسه عند درجات حرارة مختلفة، وتسجيل التغيرات في ثوابت الجهاز، وتحليل العلاقة بين درجة الحرارة وثوابت الجهاز.من خلال تحليل البيانات التجريبية، يمكن تحديد اتجاه تغير ثوابت الجهاز مع درجة الحرارة، ويمكن محاولة وضع نموذج رياضي لوصف هذه العلاقة. يمكن أن تستند هذه النماذج إلى الانحدار الخطي، أو مطابقة كثيرات الحدود، أو غيرها من الأساليب الإحصائية، وتُستخدم للتنبؤ بالانحراف في ثوابت الجهاز عند درجات حرارة مختلفة والتعويض عنه.يُعدّ فهم تغير ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي مع تغير درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين دقة القياس واستقراره. ومن خلال اتخاذ تدابير تعويضية مناسبة، مثل التحكم في درجة الحرارة والمعايرة ومعالجة البيانات، يمكن تقليل تأثير درجة الحرارة على ثوابت الجهاز، وبالتالي تحسين أداء قياس جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي.تجدر الإشارة إلى أن قواعد الانحراف المحددة وطرق التعويض قد تختلف باختلاف طرازات أجهزة قياس الزوايا الجيروسكوبية وسيناريوهات التطبيق. لذا، في التطبيقات العملية، يجب دراسة التدابير المناسبة وتطبيقها وفقًا للظروف الخاصة بكل حالة.تتضمن دراسة نمط انحراف ثوابت جهاز قياس الزوايا الدوراني مع درجة الحرارة عادةً مراقبة وتحليل أداء الجهاز في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة.يهدف هذا البحث إلى فهم كيفية تأثير التغيرات في درجة الحرارة على ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي، وربما إيجاد طريقة للتعويض عن تأثير درجة الحرارة هذا أو تصحيحه.تشير الثوابت الآلية عمومًا إلى الخصائص الذاتية للجهاز في ظل ظروف محددة، مثل درجة الحرارة القياسية. بالنسبة لجهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي، قد ترتبط الثوابت الآلية بدقة القياس، والاستقرار، وما إلى ذلك.عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة، قد تتغير خصائص المواد والبنية الميكانيكية وما إلى ذلك داخل الجهاز، مما يؤثر على ثوابت الجهاز.لدراسة نمط الانجراف هذا، عادة ما تكون الخطوات التالية مطلوبة:اختر مجموعة من نقاط درجات الحرارة المختلفة لتغطية بيئات التشغيل التي قد يواجهها جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي.قم بإجراء قياسات اتجاهية متعددة عند كل نقطة درجة حرارة للحصول على عينات بيانات كافية.قم بتحليل البيانات ولاحظ اتجاه ثوابت الجهاز كدالة لدرجة الحرارة.حاول بناء نموذج رياضي لوصف هذه العلاقة، مثل الانحدار الخطي، أو تركيب كثير الحدود، وما إلى ذلك.استخدم هذا النموذج للتنبؤ بثوابت الجهاز عند درجات حرارة مختلفة، وربما تطوير طرق للتعويض عن تأثيرات درجة الحرارة.قد يبدو النموذج الرياضي على النحو التالي:K(T) = a + b × T + c × T^2 + …ومن بينها، K(T) هو ثابت الجهاز عند درجة الحرارة T، و a و b و c وما إلى ذلك هي المعاملات التي يجب ضبطها.يُعد هذا النوع من الأبحاث ذا أهمية كبيرة لتحسين أداء جهاز قياس الزوايا الدوارة في ظل ظروف بيئية مختلفة.تجدر الإشارة إلى أن أساليب البحث المحددة والنماذج الرياضية قد تختلف تبعاً لنماذج الأجهزة المحددة وسيناريوهات التطبيق.لخصيُعدّ قانون انحراف ثابت الجهاز مع درجة الحرارة في جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي ظاهرةً معقدة، تتضمن تفاعل مكونات وأنظمة متعددة داخل الجهاز. ويشير ثابت الجهاز إلى القيمة المرجعية للقياس في جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي في ظل ظروف محددة. وهو أمر بالغ الأهمية لضمان دقة القياس واستقراره.تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى انحراف ثوابت الجهاز، ويعود ذلك أساسًا إلى أن الاختلافات في معاملات التمدد الحراري للمواد تُحدث تغييرات في بنية الجهاز، كما أن أداء المكونات الإلكترونية يتغير بتغير درجة الحرارة. غالبًا ما يكون نمط هذا الانحراف غير خطي لأن المواد والمكونات المختلفة تستجيب بشكل مختلف لدرجة الحرارة.لدراسة تغير ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي مع تغير درجة الحرارة، عادةً ما يتطلب الأمر سلسلة من التجارب وتحليل البيانات. يشمل ذلك معايرة الجهاز وقياسه عند درجات حرارة مختلفة، وتسجيل التغيرات في ثوابت الجهاز، وتحليل العلاقة بين درجة الحرارة وثوابت الجهاز.من خلال تحليل البيانات التجريبية، يمكن تحديد اتجاه تغير ثوابت الجهاز مع درجة الحرارة، ويمكن محاولة وضع نموذج رياضي لوصف هذه العلاقة. يمكن أن تستند هذه النماذج إلى الانحدار الخطي، أو مطابقة كثيرات الحدود، أو غيرها من الأساليب الإحصائية، وتُستخدم للتنبؤ بالانحراف في ثوابت الجهاز عند درجات حرارة مختلفة والتعويض عنه.يُعدّ فهم تغير ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي مع تغير درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لتحسين دقة القياس واستقراره. ومن خلال اتخاذ تدابير تعويضية مناسبة، مثل التحكم في درجة الحرارة والمعايرة ومعالجة البيانات، يمكن تقليل تأثير درجة الحرارة على ثوابت الجهاز، وبالتالي تحسين أداء قياس جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي.تجدر الإشارة إلى أن قواعد الانحراف المحددة وطرق التعويض قد تختلف باختلاف طرازات أجهزة قياس الزوايا الجيروسكوبية وسيناريوهات التطبيق. لذا، في التطبيقات العملية، يجب دراسة التدابير المناسبة وتطبيقها وفقًا للظروف الخاصة بكل حالة.تتضمن دراسة نمط انحراف ثوابت جهاز قياس الزوايا الدوراني مع درجة الحرارة عادةً مراقبة وتحليل أداء الجهاز في ظل ظروف درجات حرارة مختلفة.يهدف هذا البحث إلى فهم كيفية تأثير التغيرات في درجة الحرارة على ثوابت جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي، وربما إيجاد طريقة للتعويض عن تأثير درجة الحرارة هذا أو تصحيحه.تشير الثوابت الآلية عمومًا إلى الخصائص الذاتية للجهاز في ظل ظروف محددة، مثل درجة الحرارة القياسية. بالنسبة لجهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي، قد ترتبط الثوابت الآلية بدقة القياس، والاستقرار، وما إلى ذلك.عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة، قد تتغير خصائص المواد والبنية الميكانيكية وما إلى ذلك داخل الجهاز، مما يؤثر على ثوابت الجهاز.لدراسة نمط الانجراف هذا، عادة ما تكون الخطوات التالية مطلوبة:اختر مجموعة من نقاط درجات الحرارة المختلفة لتغطية بيئات التشغيل التي قد يواجهها جهاز قياس الزوايا الجيروسكوبي.قم بإجراء قياسات اتجاهية متعددة عند كل نقطة درجة حرارة للحصول على عينات بيانات كافية.قم بتحليل البيانات ولاحظ اتجاه ثوابت الجهاز كدالة لدرجة الحرارة.حاول بناء نموذج رياضي لوصف هذه العلاقة، مثل الانحدار الخطي، أو تركيب كثير الحدود، وما إلى ذلك.استخدم هذا النموذج للتنبؤ بثوابت الجهاز عند درجات حرارة مختلفة، وربما تطوير طرق للتعويض عن تأثيرات درجة الحرارة.قد يبدو النموذج الرياضي على النحو التالي:K(T) = a + b × T + c × T^2 + …ومن بينها، K(T) هو ثابت الجهاز عند درجة الحرارة T، و a و b و c وما إلى ذلك هي المعاملات التي يجب ضبطها.يُعد هذا النوع من الأبحاث ذا أهمية كبيرة لتحسين أداء جهاز قياس الزوايا الدوارة في ظل ظروف بيئية مختلفة.تجدر الإشارة إلى أن أساليب البحث المحددة والنماذج الرياضية قد تختلف تبعاً لنماذج الأجهزة المحددة وسيناريوهات التطبيق. MG502جيروسكوب MEMS MG502  

النقاط الرئيسيةالمنتج: نظام تحديد الشمال في آبار الحفر باستخدام جيروسكوب MEMSالميزات الرئيسية:المكونات: تستخدم جيروسكوبات MEMS لتحديد الاتجاه نحو الشمال، وتتميز بحجمها الصغير وتكلفتها المنخفضة ومقاومتها العالية للصدمات.الوظيفة: تستخدم طريقة محسنة ثنائية الموضع (90 درجة و270 درجة) وتصحيح الوضع في الوقت الحقيقي لتحديد الشمال بدقة.التطبيقات: مُحسَّن لأنظمة الحفر في الآبار العميقة في البيئات تحت الأرضية المعقدة.دمج البيانات: يجمع بيانات الجيروسكوب مع تصحيحات الانحراف المغناطيسي المحلي لحساب الشمال الحقيقي، مما يضمن الملاحة الدقيقة أثناء الحفر.الخلاصة: يوفر إمكانيات دقيقة وموثوقة ومستقلة لتحديد اتجاه الشمال، وهو مثالي لحفر الآبار والتطبيقات المماثلة.يُعدّ الجيروسكوب الجديد بتقنية MEMS نوعًا من الجيروسكوبات العطالية ذات بنية بسيطة، ويتميز بانخفاض تكلفته وصغر حجمه ومقاومته للاهتزازات والصدمات العالية. يستطيع هذا الجيروسكوب العطالي تحديد الشمال بشكل مستقل في جميع الأحوال الجوية دون قيود خارجية، كما يتميز بالسرعة والكفاءة والدقة العالية والعمل المتواصل. وبفضل مزايا الجيروسكوب بتقنية MEMS، يُعدّ هذا النوع مناسبًا جدًا لأنظمة تحديد الشمال في الآبار. تتناول هذه الورقة البحثية دراسة دمج البيانات المجزأة لنظام تحديد الشمال في الآبار باستخدام الجيروسكوب بتقنية MEMS. وسنستعرض فيما يلي نظام تحديد الشمال ثنائي الموضع المُحسّن، ومخطط دمج بيانات تحديد الشمال في الآبار باستخدام الجيروسكوب بتقنية MEMS، وكيفية تحديد قيمة تحديد الشمال.تحسين تحديد الشمال بوضعينتعتمد آلية تحديد الشمال الثابتة ثنائية الموضع عادةً على اختيار 0° و180° كموضعين ابتدائي ونهائي لتحديد الشمال. بعد إجراء تجارب متكررة، تم جمع بيانات السرعة الزاوية الناتجة عن الجيروسكوب، وحُسبت زاوية تحديد الشمال النهائية بدمجها مع خط العرض المحلي. اعتمدت التجربة طريقة الموضعين كل 10°، وجمعت بيانات 360° من القرص الدوار، بإجمالي 36 مجموعة بيانات. بعد حساب متوسط ​​كل مجموعة بيانات، عُرضت قيم الحل المقاسة في الشكل 1 أدناه.الشكل 1: منحنى مطابقة خرج الجيروسكوب من 0 إلى 360 درجةكما هو موضح في الشكل 1، فإن منحنى المطابقة الناتج هو منحنى جيب التمام، إلا أن البيانات التجريبية والزوايا لا تزال صغيرة، وتفتقر النتائج التجريبية إلى الدقة. أُجريت تجارب متكررة، ووُسِّعت زاوية الاكتساب إلى 0-660 درجة، وطُبِّقت طريقة الموضعين كل 10 درجات من 0 درجة، وعُرضت نتائج البيانات في الشكل 2. يُظهر الشكل اتجاه الصورة كمنحنى جيب التمام، مع وجود اختلافات واضحة في توزيع البيانات. عند قمة وقاع منحنى جيب التمام، يكون توزيع نقاط البيانات متناثرًا ودرجة المطابقة للمنحنى منخفضة، بينما في المنطقة ذات الميل الأعلى للمنحنى، تكون مطابقة نقاط البيانات للمنحنى أكثر وضوحًا.الشكل 2: منحنى مطابقة خرج الجيروسكوب عند موضعين 0~660 درجةبالنظر إلى العلاقة بين السمت وسعة خرج الجيروسكوب في الشكل 3، يتضح أن مطابقة البيانات تكون أفضل عند استخدام وضعيتي تحديد الشمال عند 90° و270°، مما يدل على سهولة ودقة تحديد زاوية الشمال في الاتجاه الشرقي الغربي. لذا، تم استخدام 90° و270°، بدلاً من 0° و180°، في هذه الدراسة كموضعين لاكتساب بيانات خرج الجيروسكوب لتحديد الشمال.الشكل 3: العلاقة بين السمت وسعة خرج الجيروسكوبجيروسكوب MEMS، انصهار البئر، تحديد الشمالعند استخدام جيروسكوب MEMS في نظام تحديد الشمال في الآبار، فإنه يواجه بيئة معقدة، وتتغير زاوية الميل أثناء حفر المثقاب، مما يجعل تحديد زاوية الشمال أكثر تعقيدًا. في هذا القسم، واستنادًا إلى تحسين مخطط تحديد الشمال ثنائي الوضعية المذكور في القسم السابق، نقترح طريقةً للحصول على زاوية الميل من خلال التحكم في الدوران وفقًا لبيانات الإخراج، ومن ثمّ حساب الزاوية المحصورة مع الشمال. يوضح الشكل 4 مخطط التدفق التفصيلي لهذه الطريقة.يتم إرسال بيانات جيروسكوب MEMS إلى الحاسوب الرئيسي عبر واجهة بيانات RS232. كما هو موضح في الشكل 4، بعد الحصول على زاوية الشمال الأولية من خلال تحديد اتجاه الشمال في الموضعين، تُنفذ الخطوة التالية من عملية الحفر. بعد تلقي تعليمات تحديد اتجاه الشمال، تتوقف عملية الحفر. تُجمع زاوية الوضعية الناتجة عن جيروسكوب MEMS وتُرسل إلى الحاسوب الرئيسي. يتم التحكم في دوران نظام تحديد اتجاه الشمال في البئر بناءً على معلومات زاوية الوضعية، ويتم ضبط زاوية الميل وزاوية الانحراف على الصفر. زاوية التوجيه في هذه اللحظة هي الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال المغناطيسي.في هذا المخطط، يمكن الحصول على الزاوية بين الجيروسكوب MEMS واتجاه الشمال الحقيقي في الوقت الحقيقي من خلال جمع معلومات زاوية الوضع.الشكل 4: مخطط انسيابي لإيجاد الشمال في فيوجنيتم تحديد قيمة البحث عن الشمالفي نظام تحديد الشمال المدمج، تم تطبيق عملية تحديد الشمال المحسّنة ثنائية المواضع على جيروسكوب MEMS. بعد إتمام عملية تحديد الشمال، تم الحصول على الموضع الشمالي الابتدائي، وتسجيل زاوية الاتجاه θ، وكانت حالة الوضعية الابتدائية (0,0,θ)، كما هو موضح في الشكل 5(أ). أثناء عملية الحفر، تتغير زاوية وضعية الجيروسكوب، ويتم ضبط زاوية الدوران وزاوية الميل بواسطة الطاولة الدوارة، كما هو موضح في الشكل 5(ب).كما هو موضح في الشكل 5(ب)، عند حفر المثقاب، يستقبل النظام معلومات زاوية الوضع من جهاز تحديد الوضع، ويحتاج إلى تحديد قيم زاوية الدوران γ' وزاوية الميل β'، ثم تدويرهما عبر نظام التحكم بالدوران حتى تصبحا صفرًا. في هذه الحالة، تكون بيانات زاوية الاتجاه الناتجة هي الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال المغناطيسي. يجب الحصول على الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال الحقيقي وفقًا للعلاقة بين الشمال المغناطيسي واتجاه الشمال الحقيقي، ويجب الحصول على زاوية الشمال الحقيقي من خلال دمج زاوية الانحراف المغناطيسي المحلي. الحل كما يلي:θ'=Φ-∆φفي الصيغة أعلاه، θ هي زاوية اتجاه الشمال الحقيقي و ∆φ هي زاوية الانحراف المغناطيسي المحلي، و Φ هي زاوية اتجاه الشمال المغناطيسي وزاوية لقمة الحفر.الشكل 5: تغيير زاوية الوضع الابتدائي ووضع الحفريتم تحديد قيمة البحث عن الشماليتناول هذا الفصل دراسة آلية تحديد الشمال باستخدام نظام تحديد الشمال تحت الأرض بواسطة جيروسكوب MEMS. وبناءً على آلية تحديد الشمال ثنائية الموضع، تم اقتراح آلية محسّنة لتحديد الشمال ثنائية الموضع، حيث تكون نقطتا البداية 90° و270°. ومع التطور المستمر لجيروسكوب MEMS، أصبح بإمكان جيروسكوب MEMS الباحث عن الشمال تحقيق تحديد مستقل للشمال، كما هو الحال في MG2-101، الذي يبلغ نطاق قياسه الديناميكي 100°/ثانية، ويعمل في بيئة تتراوح درجة حرارتها بين -40° و+85° مئوية، ويبلغ معدل عدم استقراره 0.1°/ساعة، ومعدل انحرافه العشوائي 0.005°/√ساعة.آمل أن تتمكن من فهم مخطط تحديد الشمال في الجيروسكوب الكهروميكانيكي الدقيق من خلال هذه المقالة، وأتطلع إلى مناقشة القضايا المهنية معك. MG502جيروسكوب MEMS MG502  

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