لماذا يسمى جيروسكوب الألياف البصرية؟

النقاط الرئيسية

• • المنتج: جيروسكوب الألياف البصرية (FOG)

    الميزات الرئيسية:

    • المكونات: مستشعر الحالة الصلبة يستخدم الألياف الضوئية لإجراء قياسات دقيقة للقصور الذاتي.
    • الوظيفة: يعزز تأثير SAGNAC من أجل استشعار دقيق للمعدل الزاوي دون تحريك الأجزاء.
    • التطبيقات: مناسبة لوحدات IMU، وINS، والباحثين عن الصواريخ، والطائرات بدون طيار، والروبوتات.
    • دمج البيانات: يجمع بيانات FOG مع المراجع الخارجية لتعزيز الدقة والاستقرار.
    • الاستنتاج: توفر الضباب الضبابي دقة وموثوقية عالية في المهام الملاحية، مع تطورات مستقبلية واعدة في مختلف القطاعات.

مثل جيروسكوب الليزر الحلقي، يتمتع جيروسكوب الألياف الضوئية بمزايا عدم وجود أجزاء متحركة ميكانيكية، ولا وقت تسخين مسبق، وتسارع غير حساس، ونطاق ديناميكي واسع، وإخراج رقمي وحجم صغير. بالإضافة إلى ذلك، يتغلب جيروسكوب الألياف الضوئية أيضًا على أوجه القصور القاتلة في جيروسكوب الليزر الحلقي مثل التكلفة العالية وظاهرة الحجب.

جيروسكوب الألياف الضوئية هو نوع من أجهزة استشعار الألياف الضوئية المستخدمة في الملاحة بالقصور الذاتي.
لأنه لا يحتوي على أجزاء متحركة – دوار عالي السرعة يسمى جيروسكوب الحالة الصلبة. سيصبح هذا الجيروسكوب الجديد المتين المنتج الرائد في المستقبل ولديه مجموعة واسعة من آفاق التطوير وآفاق التطبيق.

1. تصنيف جيروسكوب الألياف الضوئية

وفقًا لمبدأ العمل، يمكن تقسيم جيروسكوب الألياف الضوئية إلى جيروسكوب الألياف الضوئية التداخلي (I-FOG)، وجيروسكوب الألياف الضوئية الرنان (R-FOG)، وجيروسكوب الألياف الضوئية المتشتت Brillouin المحفز (B-FOG). في الوقت الحاضر، جيروسكوب الألياف الضوئية الأكثر نضجًا هو جيروسكوب الألياف الضوئية التداخلي (أي الجيل الأول من جيروسكوب الألياف الضوئية)، وهو الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. يستخدم ملف الألياف الضوئية متعدد الدورات لتعزيز تأثير SAGNAC. يمكن لمقياس التداخل الحلقي مزدوج الشعاع الذي يتكون من ملف ألياف بصرية أحادي الوضع متعدد الدورات أن يوفر دقة عالية، ولكنه أيضًا سيجعل الهيكل العام أكثر تعقيدًا حتمًا.
تنقسم جيروسكوبات الألياف الضوئية إلى جيروسكوبات الألياف الضوئية ذات الحلقة المفتوحة وجيروسكوبات الألياف الضوئية ذات الحلقة المغلقة وفقًا لنوع الحلقة. جيرو الألياف الضوئية ذو الحلقة المفتوحة بدون ردود فعل، يكتشف الإخراج البصري مباشرة، ويوفر العديد من الهياكل البصرية والدوائر المعقدة، وله مزايا الهيكل البسيط، والسعر الرخيص، والموثوقية العالية، وانخفاض استهلاك الطاقة، والعيب هو أن الخطية المدخلة والمخرجة سيئة ، نطاق ديناميكي صغير، يستخدم بشكل أساسي كمستشعر زاوية. الهيكل الأساسي لجيروسكوب الألياف الضوئية ذو الحلقة المفتوحة هو مقياس تداخل مزدوج الشعاع. يتم استخدامه بشكل أساسي في المناسبات التي لا تكون فيها الدقة عالية ويكون الحجم صغيرًا.

2. وضع ومستقبل جيروسكوب الألياف الضوئية

مع التطور السريع لجيروسكوب الألياف الضوئية، استثمرت العديد من الشركات الكبيرة، وخاصة شركات المعدات العسكرية، موارد مالية ضخمة لدراستها. أكملت شركات الأبحاث الرئيسية في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا وفرنسا وإيطاليا وروسيا والجيروسكوب منخفض الدقة التصنيع، وحافظت الولايات المتحدة على مكانة رائدة في هذا المجال من البحث.
لا يزال تطوير جيروسكوب الألياف الضوئية في مستوى متخلف نسبيًا في بلدنا. وفقًا لمستوى التطوير، ينقسم تطوير الجيروسكوب إلى ثلاث مستويات: المستوى الأول هو الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وفرنسا، ولديهم جميع قدرات البحث والتطوير في مجال الجيروسكوب والملاحة بالقصور الذاتي؛ الطبقة الثانية هي بشكل رئيسي اليابان وألمانيا وروسيا. والصين حاليا في المستوى الثالث. بدأ البحث عن جيروسكوب الألياف الضوئية في الصين في وقت متأخر نسبيًا، ولكن بجهود غالبية الباحثين العلميين، تم تضييق الفجوة بيننا وبين الدول المتقدمة تدريجيًا.
في الوقت الحاضر، اكتملت سلسلة صناعة الجيروسكوب للألياف الضوئية في الصين، ويمكن العثور على الشركات المصنعة في أعلى وأسفل سلسلة الصناعة، وقد وصلت دقة تطوير جيروسكوب الألياف الضوئية إلى متطلبات الدقة المتوسطة والمنخفضة لنظام الملاحة بالقصور الذاتي. على الرغم من أن الأداء ضعيف نسبيًا، إلا أنه لن يعاني من اختناق مثل الشريحة.
سيركز التطوير المستقبلي لجيروسكوب الألياف الضوئية على الجوانب التالية:
(1) دقة عالية. تعد الدقة العالية مطلبًا لا مفر منه لجيروسكوب الألياف الضوئية ليحل محل جيروسكوب الليزر في الملاحة المتقدمة. في الوقت الحاضر، تكنولوجيا الدوران الألياف البصرية عالية الدقة ليست ناضجة تماما.
(2) ارتفاع الاستقرار ومكافحة التدخل. يعد الاستقرار العالي على المدى الطويل أيضًا أحد اتجاهات تطوير جيروسكوب الألياف الضوئية، والذي يمكنه الحفاظ على دقة الملاحة لفترة طويلة في ظل بيئة قاسية وهو متطلبات نظام الملاحة بالقصور الذاتي للجيروسكوب. على سبيل المثال، في حالة ارتفاع درجة الحرارة، والزلازل القوية، والمجال المغناطيسي القوي، وما إلى ذلك، يجب أن يتمتع جيروسكوب الألياف الضوئية أيضًا بالدقة الكافية لتلبية متطلبات المستخدمين.
(3) تنويع المنتجات. من الضروري تطوير منتجات ذات دقة مختلفة واحتياجات مختلفة. لدى المستخدمين المختلفين متطلبات مختلفة لدقة الملاحة، وهيكل جيروسكوب الألياف الضوئية بسيط، ولا يلزم تعديل سوى طول وقطر الملف عند تغيير الدقة. في هذا الصدد، تتمتع بميزة تجاوز الجيروسكوب الميكانيكي وجيروسكوب الليزر، كما أن منتجاتها الدقيقة المختلفة أسهل في تحقيقها، وهو المتطلب الحتمي للتطبيق العملي لجيروسكوب الألياف الضوئية.
(4) حجم الإنتاج. يعد تخفيض التكلفة أيضًا أحد الشروط المسبقة لقبول المستخدمين لجيروسكوب الألياف الضوئية. يمكن لحجم الإنتاج للمكونات المختلفة أن يعزز بشكل فعال خفض تكاليف الإنتاج، خاصة بالنسبة لجيروسكوب الألياف الضوئية ذو الدقة المتوسطة والمنخفضة.

3. الملخص