APLICACIONES

Puntos claveProducto: Giroscopio de fibra óptica (FOG)Características principales:Componentes: Basados ​​en bobinas de fibra óptica, utilizando el efecto Sagnac para mediciones precisas de desplazamiento angular.Función: Ofrece alta sensibilidad y precisión, ideal para determinar la orientación en objetos en movimiento.Aplicaciones: Ampliamente utilizado en el ámbito militar (por ejemplo, guía de misiles, navegación de tanques) y en expansión en sectores civiles (por ejemplo, navegación automotriz, topografía).Fusión de datos: combina mediciones inerciales con microelectrónica avanzada para lograr mayor precisión y estabilidad.Conclusión: El giroscopio de fibra óptica es fundamental para la navegación de alta precisión, con un potencial de crecimiento prometedor en diversas aplicaciones.Mercado de la industria de giroscopios de fibra ópticaGracias a sus ventajas únicas, el giroscopio de fibra óptica presenta un amplio potencial de desarrollo en el campo de la medición precisa de magnitudes físicas. Por lo tanto, explorar la influencia de los dispositivos ópticos y el entorno físico en el rendimiento de los giroscopios de fibra óptica y suprimir el ruido de intensidad relativa se han convertido en tecnologías clave para lograr giroscopios de fibra óptica de alta precisión. Con la profundización de la investigación, el giroscopio de fibra integrado de alta precisión y miniaturización alcanzará un gran desarrollo y aplicación.El giroscopio de fibra óptica es uno de los dispositivos más populares en el campo de la tecnología inercial. Con la mejora del nivel técnico, su aplicación seguirá expandiéndose. Como componente principal de los giroscopios de fibra óptica, la demanda del mercado también crecerá. Actualmente, aún es necesario importar anillos de fibra óptica de alta gama de China, y dada la tendencia general de sustitución nacional, es necesario fortalecer la competitividad de las empresas chinas de anillos de fibra óptica y su capacidad de investigación y desarrollo independiente.En la actualidad, el anillo de fibra óptica se utiliza principalmente en el campo militar, pero con la expansión de la aplicación del giroscopio de fibra óptica al campo civil, la proporción de aplicación del anillo de fibra óptica en el campo civil mejorará aún más.Según el informe "Encuesta de mercado y análisis de asesoramiento de inversión de la industria de giroscopios de fibra óptica de China 2022-2027":El giroscopio de fibra óptica es un elemento sensible basado en una bobina de fibra óptica. La luz emitida por el diodo láser se propaga a lo largo de la fibra óptica en dos direcciones. La diferencia en la trayectoria de propagación de la luz determina el desplazamiento angular del elemento sensible. El giroscopio de fibra óptica moderno es un instrumento que puede determinar con precisión la orientación de objetos en movimiento. Es un instrumento de navegación inercial ampliamente utilizado en las industrias modernas de aviación, navegación, aeroespacial y defensa nacional. Su desarrollo es de gran importancia estratégica para la industria, la defensa nacional y otros desarrollos tecnológicos de un país.El giroscopio de fibra óptica es un nuevo sensor de fibra óptica de estado sólido basado en el efecto Sagnac. Según su modo de funcionamiento, se puede dividir en giroscopios interferométricos (I-FOG), giroscopios resonantes (R-FOG) y giroscopios de dispersión Brillouin estimulada (B-FOG). Según su precisión, se puede clasificar en: nivel táctico de gama baja, nivel táctico de gama alta, nivel de navegación y nivel de precisión. Los giroscopios de fibra óptica se pueden clasificar en militares y civiles según su apertura. Actualmente, la mayoría de los giroscopios de fibra óptica se utilizan en ámbitos militares: actitud de cazas y misiles, navegación de tanques, medición de rumbo de submarinos, vehículos de combate de infantería y otros campos. El uso civil se centra principalmente en la navegación de automóviles y aeronaves, la topografía de puentes, la perforación petrolera y otros campos.Dependiendo de la precisión del giroscopio de fibra óptica, sus aplicaciones abarcan desde armas y equipos estratégicos hasta el ámbito civil comercial. Los giroscopios de fibra óptica de media y alta precisión se utilizan principalmente en campos de armas y equipos de alta gama, como el aeroespacial, mientras que los giroscopios de fibra óptica de bajo coste y baja precisión se emplean principalmente en la exploración petrolera, el control de actitud de aeronaves agrícolas, la robótica y muchos otros campos civiles con requisitos de baja precisión. Con el desarrollo de tecnologías avanzadas de microelectrónica y optoelectrónica, como la integración fotoeléctrica y el desarrollo de fibras ópticas especiales para giroscopios de fibra óptica, se ha acelerado la miniaturización y el bajo coste de los giroscopios de fibra óptica.ResumenEl giroscopio de fibra óptica de Micro-Magic Inc es principalmente un giroscopio de fibra óptica táctico de precisión media, en comparación con otros fabricantes, de bajo costo, larga vida útil, el precio es muy dominante y el campo de aplicación también es muy amplio, incluidos dos GF50, GF-60 muy vendidos, puede hacer clic en la página de detalles para obtener más datos técnicos.GF50Giroscopio de fibra óptica de un solo eje de precisión media, estándar militar GF60Giroscopio de fibra de un solo eje, giroscopio de fibra óptica de baja potencia, velocidad angular IMU para navegación 

Puntos claveProducto: Acelerómetros de alta temperaturaCaracterísticas principales:Componentes: Diseñados con materiales y tecnologías avanzadas, como estructuras de cuarzo amorfo para una mayor estabilidad.Función: Proporcionar datos confiables y precisos en entornos extremos, cruciales para la seguridad y el rendimiento.Aplicaciones: Esencial en petróleo y gas (sistemas MWD), industria aeroespacial (monitoreo estructural), pruebas automotrices (evaluaciones de choques y desempeño) y varios sectores industriales.Integridad de los datos: Capaz de operar bajo altas temperaturas y vibraciones, lo que garantiza un rendimiento continuo y un tiempo de inactividad mínimo.Conclusión: Los acelerómetros de alta temperatura son vitales para las industrias que operan en condiciones difíciles, mejorando la eficiencia y la seguridad con mediciones precisas.La confiabilidad es crucial para el éxito en la exigente industria del petróleo y el gas, donde los riesgos son frecuentes y pueden afectar significativamente las oportunidades. Datos confiables y precisos pueden determinar el éxito o el fracaso de una empresa.Ericco ha estado suministrando productos de detección robustos al sector global de petróleo y gas, demostrando su excepcional confiabilidad y precisión en algunos de los entornos más exigentes del mundo.1.¿Qué son los acelerómetros de alta temperatura?Los acelerómetros de alta temperatura están diseñados para soportar condiciones adversas y proporcionar datos precisos en industrias exigentes como la aeroespacial y la del petróleo y el gas. Su propósito principal es funcionar eficazmente en entornos difíciles, como entornos subterráneos y temperaturas extremas.Los fabricantes de acelerómetros de alta temperatura emplean tecnologías específicas para garantizar la fiabilidad de los sensores en condiciones extremas. Por ejemplo, el acelerómetro de cuarzo de Micro-Magic Inc. para petróleo y gas ha demostrado su alto rendimiento. Este modelo utiliza una estructura de masa de prueba de cuarzo amorfo que reacciona a la aceleración mediante flexión, lo que garantiza una excelente estabilidad en polarización, factor de escala y alineación de ejes.2.¿Cómo se utilizan los acelerómetros de alta temperatura?Los acelerómetros de alta temperatura son vitales en industrias donde los equipos deben soportar condiciones extremas. Su diseño robusto y tecnología avanzada les permiten operar de forma fiable en entornos hostiles, proporcionando datos cruciales que mejoran la seguridad, la eficiencia y el rendimiento. A continuación, se detallan sus aplicaciones e importancia:2.1 Industria del petróleo y el gasEn la industria del petróleo y el gas, los acelerómetros de alta temperatura son componentes esenciales de los sistemas de Medición Durante la Perforación (MWD). La MWD es una técnica de registro de pozos que utiliza sensores dentro de la sarta de perforación para proporcionar datos en tiempo real, guiando la perforación y optimizando las operaciones. Estos acelerómetros pueden soportar el intenso calor, los impactos y las vibraciones que se encuentran en las profundidades del subsuelo. Al proporcionar mediciones precisas, contribuyen a...Optimice las operaciones de perforación: proporcione datos precisos sobre la orientación y posición de la broca, lo que ayuda a realizar una perforación eficiente y precisa.Mejorar la seguridad: Detectar vibraciones y golpes que podrían indicar problemas potenciales, permitiendo una intervención oportuna y la prevención de accidentes.Mejore la eficiencia: reduzca el tiempo de inactividad al proporcionar datos continuos y confiables que ayuden a prevenir fallas operativas e interrupciones costosas.Fig.1 Acelerómetros de alta temperatura2.2 AeroespacialEn la industria aeroespacial, los acelerómetros de alta temperatura se utilizan para monitorear el rendimiento y la integridad estructural de las aeronaves. Pueden soportar las condiciones extremas de vuelo, incluyendo altas temperaturas y vibraciones intensas, y son cruciales para...Monitoreo de la salud estructural: Mida las vibraciones y tensiones en los componentes de la aeronave, garantizando que permanezcan dentro de límites seguros.Rendimiento del motor: Monitorear las vibraciones en los motores de las aeronaves para detectar anomalías y prevenir fallas del motor.Pruebas de vuelo: proporcionar datos precisos sobre la dinámica de las aeronaves durante los vuelos de prueba, lo que ayuda en el desarrollo y perfeccionamiento de los diseños de aeronaves.2.3 Pruebas automotricesEn las pruebas automotrices, se emplean acelerómetros de alta temperatura para medir la dinámica y la integridad estructural del vehículo en condiciones extremas. Son particularmente útiles para:Pruebas de choque: monitoree las fuerzas de aceleración y desaceleración durante las pruebas de choque para evaluar la seguridad del vehículo y su resistencia a los choques.Pruebas de alto rendimiento: mida las vibraciones y las tensiones en vehículos de alto rendimiento para garantizar que los componentes puedan soportar condiciones de conducción extremas.Pruebas de durabilidad: evalúa la durabilidad a largo plazo de los componentes automotrices sometiéndolos a altas temperaturas y vibraciones prolongadas.2.4 Aplicaciones industrialesAdemás de las industrias del petróleo y el gas, la aeroespacial y la automotriz, los acelerómetros de alta temperatura también se utilizan en diversas aplicaciones industriales donde los equipos operan en condiciones extremas. Estas incluyen:Generación de energía: Monitorear vibraciones en turbinas y otros equipos para garantizar un rendimiento óptimo y prevenir fallas.Fabricación: Medir vibraciones y tensiones en maquinaria pesada para mantener la eficiencia operativa y la seguridad.Robótica: Proporcionar datos precisos sobre los movimientos y tensiones que experimentan los robots que operan en entornos de alta temperatura, como los utilizados en soldadura o fundiciones.3. Acelerómetros de alta temperatura de Micro-Magic Inc.Micro-Magic Inc. se ha destacado en el diseño y la fabricación de acelerómetros de alta temperatura que satisfacen los exigentes requisitos de estas industrias. Ofrecemos soluciones adaptadas a la exploración energética y otras aplicaciones de alta temperatura. Estos acelerómetros cuentan con:Salida analógica: para una fácil integración con sistemas existentes.Opciones de montaje: Bridas cuadradas o redondas para adaptarse a diferentes necesidades de instalación.Rango ajustable en campo: permite la personalización según los requisitos de aplicación específicos.Sensores de temperatura internos: para compensación térmica, garantizando mediciones precisas a pesar de las variaciones de temperatura.Además, el acelerómetro de cuarzo de Micro-Magic Inc. para petróleo y gas ha demostrado su alto rendimiento. Este modelo utiliza una estructura de masa de prueba de cuarzo amorfo que reacciona a la aceleración mediante flexión, lo que garantiza una excelente estabilidad en polarización, factor de escala y alineación de ejes.Algunos acelerómetros de alta temperatura también incorporan amplificadores externos para proteger el sensor de daños por calor.Y recomendamos el AC1 para petróleo y gas, cuya temperatura de funcionamiento es de -55 ~ +85 ℃, con un rango de entrada de ±50 g, repetibilidad de sesgo.

Puntos clave Producto: Giroscopio de fibra óptica GF70ZKCaracterísticas principales:Componentes: Emplea giroscopios de fibra óptica para realizar mediciones inerciales de alta precisión.Función: Proporciona un inicio rápido y datos de navegación confiables para diversas aplicaciones.Aplicaciones: Adecuado para sistemas de navegación inercial, estabilidad de plataforma y sistemas de posicionamiento en vehículos aeroespaciales y autónomos.Rendimiento: Estabilidad de sesgo cero entre 0,01 y 0,02, adaptada a las necesidades de precisión y rango de medición.Conclusión: El GF70ZK combina un tamaño compacto y un bajo consumo de energía, lo que lo convierte en una opción versátil para tareas de navegación exigentes en múltiples industrias.1. ¿Qué es la navegación inercial?Para entender qué es la navegación inercial, primero debemos dividir la frase en dos partes, es decir, navegación + inercia.La navegación, en términos simples, resuelve el problema de llegar de un lugar a otro, indicando la dirección, típicamente la brújula.La inercia, derivada originalmente de la mecánica newtoniana, se refiere a la propiedad de un objeto de mantener su estado de movimiento. Su función es registrar la información del estado de movimiento del objeto.Se utiliza un ejemplo sencillo para ilustrar la navegación inercial. Un niño y un amigo juegan a la entrada de una habitación cubierta de baldosas y caminan sobre ellas hacia el otro lado siguiendo ciertas reglas: uno hacia adelante, tres hacia la izquierda, cinco hacia adelante, dos hacia la derecha… Cada paso tiene la longitud de una baldosa, y quienes estén fuera de la habitación pueden obtener su trayectoria completa dibujando la longitud y la ruta correspondientes en el papel. No necesita ver la habitación para saber la posición, la velocidad, etc. del niño.El principio básico de la navegación inercial y otros tipos de navegación es básicamente el siguiente: conocer la posición inicial, la orientación inicial (actitud), la dirección y el sentido del movimiento en cada momento, y avanzar ligeramente. Sumar estos datos (que corresponde a la operación de integración matemática) y obtener la orientación, la posición y demás información.¿Cómo obtener la orientación (actitud) y la posición actual del objeto en movimiento? Se requieren numerosos sensores. En la navegación inercial se utilizan instrumentos inerciales: acelerómetro y giroscopio.La navegación inercial utiliza un giroscopio y un acelerómetro para medir la velocidad angular y la aceleración del portador en el marco de referencia inercial, e integra y calcula el tiempo para obtener la velocidad y la posición relativa, y la transforma en el sistema de coordenadas de navegación, de modo que la posición actual del portador se puede obtener combinando la información de posición inicial.La navegación inercial es un sistema interno de bucle cerrado, sin entrada de datos externos para corregir errores durante el movimiento del portaaviones. Por lo tanto, un solo sistema de navegación inercial solo puede utilizarse durante periodos cortos de navegación. Para sistemas con un funcionamiento prolongado, es necesario corregir periódicamente el error interno acumulado mediante navegación por satélite.2. Giroscopios en la navegación inercialLa tecnología de navegación inercial se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, la navegación por satélite, los vehículos aéreos no tripulados (UAV) y otros campos, gracias a su alto grado de ocultación y su completa capacidad autónoma para obtener información de movimiento. Especialmente en el campo de los microdrones y la conducción autónoma, la tecnología de navegación inercial puede proporcionar información precisa de dirección y velocidad, y desempeña un papel fundamental en condiciones complejas o cuando otras señales de navegación auxiliares externas no aprovechan las ventajas de la navegación autónoma en el entorno para lograr una medición fiable de la actitud y la posición. Como componente importante de los sistemas de navegación inercial, el giroscopio de fibra óptica desempeña un papel decisivo en su capacidad de navegación. Actualmente, se comercializan principalmente giroscopios de fibra óptica y giroscopios MEMS. Si bien la precisión del giroscopio de fibra óptica es alta, todo su sistema está compuesto por acopladores.Los moduladores, anillos de fibra óptica y otros componentes discretos, que resultan en un gran volumen y un alto costo, no cumplen con los requisitos de miniaturización y bajo costo en micro UAV, vehículos no tripulados y otros campos, lo que limita considerablemente su aplicación. Si bien el giroscopio MEMS puede miniaturizarse, su precisión es baja. Además, presenta partes móviles, baja resistencia a impactos y vibraciones, y es difícil de aplicar en entornos hostiles.3 ResumenEl giroscopio de fibra óptica GF70ZK de Micro-Magic Inc está especialmente diseñado de acuerdo con el concepto de giroscopios de fibra óptica tradicionales, con un tamaño pequeño de 70*70*32 mm; Peso ligero, menor o igual a 250 g; Bajo consumo de energía, menor o igual a 4 W; Inicio rápido, el tiempo de inicio es de solo 5 segundos; Este giroscopio de fibra óptica es fácil de operar y fácil de usar, y es ampliamente utilizado en INS, IMU, sistema de posicionamiento, sistema de búsqueda del norte, estabilidad de plataforma y otros campos.La estabilidad de polarización cero de nuestro GF80 se encuentra entre 0,01 y 0,02. La principal diferencia entre estos dos giroscopios de fibra óptica radica en el rango de medición. Nuestro giroscopio de fibra óptica se puede utilizar en navegación inercial. Puede elegir el modelo más adecuado según la precisión y el rango de medición. Puede consultarnos en cualquier momento para obtener más información técnica.GF70ZKSensores de giroscopio de fibra óptica Navegación con buscador de norte Navegación inercial Sistema de referencia de actitud/acimut G-F80Sensores giroscópicos de fibra óptica en miniatura de 80 mm de tamaño compacto 

Puntos claveProducto: Acelerómetro de flexión de cuarzoCaracterísticas principales:Componentes: Emplea tecnología de flexión de cuarzo para lograr una alta sensibilidad y bajo ruido en la medición de la aceleración.Función: Adecuado para mediciones de aceleración estática y dinámica, con un impacto mínimo en entornos de baja presión.Aplicaciones: Ideal para monitorear microvibraciones en órbitas de naves espaciales y aplicable en sistemas de navegación inercial.Análisis de rendimiento: demuestra cambios insignificantes en el factor de escala (menos del 0,1 %) en condiciones de vacío, lo que garantiza precisión y confiabilidad.Conclusión: Ofrece un rendimiento sólido para aplicaciones en órbita a largo plazo, lo que lo hace adecuado para requisitos aeroespaciales de alta precisión.El acelerómetro de flexión de cuarzo se caracteriza por su alta sensibilidad y bajo nivel de ruido, lo que lo hace ideal para medir la aceleración tanto estática como dinámica. Puede utilizarse como sensor sensible a la aceleración para monitorear entornos de microvibración en órbitas espaciales. Este artículo presenta principalmente el efecto de entornos de baja presión en el acelerómetro de flexión de cuarzo.El diafragma sensible del acelerómetro de cuarzo experimenta efectos de amortiguación de membrana al moverse en el aire, lo que podría causar cambios en el rendimiento del sensor (factor de escala y ruido) en entornos de baja presión. Esto podría afectar la exactitud y precisión de la medición de la aceleración de microvibraciones en órbita. Por lo tanto, es necesario analizar este efecto y obtener una conclusión sobre la viabilidad del uso a largo plazo de acelerómetros flexibles de cuarzo en entornos de alto vacío.Fig.1 Acelerómetros de cuarzo en órbitas espaciales1. Análisis de amortiguamiento en entornos de baja presiónCuanto más tiempo opera el acelerómetro de flexión de cuarzo en órbita, mayor es la fuga de aire dentro del encapsulado, lo que resulta en una menor presión del aire hasta que alcanza el equilibrio con el vacío del espacio. El recorrido libre promedio de las moléculas de aire se alargará continuamente, acercándose o incluso superando los 30 μm, y el flujo de aire pasará gradualmente de un flujo viscoso a un flujo viscoso-molecular. Cuando la presión cae por debajo de 10⁻Pa, se entra en un estado de flujo molecular. La amortiguación del aire se reduce cada vez más, y en el estado de flujo molecular, la amortiguación del aire es casi nula, dejando únicamente la amortiguación electromagnética para el diafragma del acelerómetro flexible de cuarzo.En acelerómetros de flexión de cuarzo que requieren un funcionamiento prolongado en entornos espaciales de baja presión o vacío, si se produce una fuga de gas significativa durante la vida útil requerida, el coeficiente de amortiguamiento de la membrana disminuirá significativamente. Esto modificará las características del acelerómetro, haciendo que las vibraciones libres dispersas sean ineficaces para la atenuación. En consecuencia, el factor de escala y el nivel de ruido del sensor pueden variar, lo que podría afectar la precisión y exactitud de las mediciones. Por lo tanto, es necesario realizar pruebas de viabilidad sobre el rendimiento de los acelerómetros flexibles de cuarzo en entornos de baja presión y comparar los resultados para evaluar el impacto de estos entornos en la precisión de las mediciones de estos acelerómetros.2. Impacto de los entornos de baja presión en el factor de escala de los acelerómetros de flexión de cuarzoSegún el análisis de los principios de funcionamiento y los entornos de aplicación de los acelerómetros flexibles de cuarzo, se sabe que el producto está encapsulado a una presión de 1 atmósfera y que el entorno de aplicación es un entorno de vacío en órbita terrestre baja (grado de vacío aproximado de 10⁻⁴ a 10⁻⁴ Pa) a una distancia de 500 km del suelo. Los acelerómetros flexibles de cuarzo suelen utilizar tecnología de sellado de resina epoxi, con una tasa de fuga generalmente garantizada de 1,0 × 10⁻⁴ Pa·L/s. En un entorno de vacío, el aire interno se fuga lentamente, y la presión desciende a 0,1 atmósferas (flujo viscoso-molecular) después de 30 días y a 10⁻⁴ Pa (flujo molecular) después de 330 días.El impacto de la amortiguación del aire en los acelerómetros de flexión de cuarzo se manifiesta principalmente en dos aspectos: el impacto en el factor de escala y el impacto en el ruido. Según el análisis de diseño, el impacto de la amortiguación del aire en el factor de escala es de aproximadamente 0,0004 (cuando la presión cae al vacío, no hay amortiguación del aire). El proceso de cálculo y análisis es el siguiente:El acelerómetro de flexión de cuarzo utiliza el método de inclinación gravitacional para la calibración estática. En el conjunto del péndulo del acelerómetro, en un entorno con aire, la fuerza normal sobre el conjunto del péndulo es mg₂ y la fuerza de flotación fb es ρVg₂. La fuerza electromagnética sobre el péndulo es igual a la diferencia entre la fuerza que experimenta debido a la gravedad y la fuerza de flotación, expresada como:f=mg0-ρVg0Dónde:m es la masa del péndulo, m=8,12×10−4 kg.ρ es la densidad del aire seco, ρ=1,293 kg/m³.V es el volumen de la parte móvil del conjunto del péndulo, V=280 mm³.g0 es la aceleración gravitacional, g0=9,80665 m/s².El porcentaje de la fuerza de flotación respecto de la fuerza gravitacional sobre el propio conjunto del péndulo es:ρVg0/mg0=ρV/m≈0,044%En un entorno de vacío, cuando la densidad del aire es aproximadamente cero debido a una fuga de gas que provoca que la presión dentro y fuera del instrumento se equilibre, el cambio en el factor de escala del acelerómetro flexible de cuarzo es del 0,044%.3.Conclusión:Los entornos de baja presión pueden afectar el factor de escala y el ruido del acelerómetro flexible de cuarzo. Mediante cálculos y análisis, se ha demostrado que el impacto máximo del entorno de vacío en el factor de escala no supera el 0,044 %. El análisis teórico indica que la influencia de los entornos de baja presión en el factor de escala del sensor es inferior al 0,1 %, con un impacto mínimo en la precisión de la medición, que puede despreciarse. Esto demuestra que los entornos de baja presión o vacío tienen efectos mínimos en el factor de escala y el ruido del acelerómetro flexible de cuarzo, lo que lo hace adecuado para aplicaciones en órbita a largo plazo.Cabe destacar que los acelerómetros flexibles de cuarzo de la serie AC7 están diseñados específicamente para aplicaciones aeroespaciales. Entre ellos, el AC7 ofrece la máxima precisión, con una repetibilidad de polarización cero ≤20 μg, un factor de escala de 1,2 mA/g y una repetibilidad del factor de escala ≤20 μg. Es totalmente adecuado para la monitorización de entornos de microvibración en naves espaciales en órbita. Además, se puede aplicar a sistemas de navegación inercial y sistemas de medición de ángulos estáticos con requisitos de alta precisión. AC-5Sensor de vibración de cuarzo con acelerómetro de baja desviación para IMU Ins  

Puntos claveProducto: Giroscopio MEMS de grado de navegaciónCaracterísticas principales:Componentes: Giroscopio MEMS para medición precisa de velocidad angular.Función: Proporciona datos de navegación de alta precisión con baja deriva, adecuados para una navegación estable y a largo plazo.Aplicaciones: Ideal para la industria aeroespacial, guía de misiles tácticos, navegación marina y robótica industrial.Rendimiento: Presenta baja inestabilidad de sesgo y deriva aleatoria, lo que ofrece un rendimiento confiable a lo largo del tiempo.Comparación: Diferentes modelos (MG-101, MG-401, MG-501) satisfacen distintas necesidades de precisión, siendo el MG-101 el que proporciona la mayor precisión.El giroscopio MEMS es un tipo de sensor inercial para medir la velocidad o el desplazamiento angular. Tiene una amplia gama de aplicaciones en la extracción de petróleo, el guiado de armas, la industria aeroespacial, la minería, la topografía y la cartografía, la robótica industrial y la electrónica de consumo. Debido a los diferentes requisitos de precisión en diversos campos, los giroscopios MEMS se dividen en tres niveles en el mercado: nivel de navegación, nivel táctico y nivel de consumo.Este artículo presentará en detalle el giroscopio MEMS de navegación y comparará sus parámetros. A continuación, se detallarán sus indicadores técnicos, el análisis de deriva y la comparación de tres giroscopios MEMS de navegación.Especificaciones técnicas del giroscopio MEMSEl giroscopio MEMS ideal se caracteriza por una salida de su eje sensible proporcional a los parámetros angulares de entrada (ángulo, velocidad angular) del eje correspondiente del portador en cualquier condición, y no es sensible a los parámetros angulares de su eje transversal ni a ningún parámetro axial no angular (como la aceleración por vibración y la aceleración lineal). Los principales indicadores técnicos del giroscopio MEMS se muestran en la Tabla 1.Indicador técnicoUnidadSignificadoRango de medición(°)/sEfectivamente sensible al rango de velocidad angular de entradaSesgo cero(°)/hLa salida de un giroscopio cuando la tasa de entrada es cero. Dado que la salida es diferente, se suele usar la tasa de entrada equivalente para representar el mismo tipo de producto, y cuanto menor sea el sesgo cero, mejor. En modelos de productos diferentes, no cuanto menor sea el sesgo cero, mejor.Repetibilidad del sesgo(°)/h(1σ)En las mismas condiciones y a intervalos específicos (sucesivos, diarios, cada dos días, etc.), el grado de concordancia entre los valores parciales de mediciones repetidas se expresa como la desviación estándar de cada desviación medida. Cuanto menor sea, mejor para todos los giroscopios (evalúe la facilidad para compensar el cero).Deriva del cero(°)/sTasa de variación temporal de la desviación de la salida del giroscopio respecto a la salida ideal. Contiene componentes estocásticos y sistemáticos y se expresa en términos del desplazamiento angular de entrada correspondiente con respecto al espacio inercial en la unidad de tiempo.Factor de escalaV/(°)/s, mA/(°)/sRelación entre el cambio en la salida y el cambio en la entrada que se va a medir.Ancho de bandaHzEn la prueba de característica de frecuencia del giroscopio, se estipula que el rango de frecuencia correspondiente a la amplitud de la amplitud medida se reduce en 3 dB y la precisión del giroscopio se puede mejorar sacrificando el ancho de banda del giroscopio.Tabla 1 Principales índices técnicos del giroscopio MEMSAnálisis de la deriva del giroscopioSi existe un par de interferencia en el giroscopio, el eje del rotor se desviará del acimut de referencia estable original y generará un error. La desviación del ángulo del eje del rotor respecto al acimut del espacio inercial (o acimut de referencia) en la unidad de tiempo se denomina tasa de deriva del giroscopio. El principal indicador para medir la precisión del giroscopio es la tasa de deriva.La deriva giroscópica se divide en dos categorías: la sistemática, cuya ley se conoce, causa una deriva regular y, por lo tanto, puede compensarse por computadora; y la aleatoria, causada por factores aleatorios. La tasa de deriva sistemática se expresa mediante el desplazamiento angular por unidad de tiempo, mientras que la tasa de deriva aleatoria se expresa mediante la media cuadrática del desplazamiento angular por unidad de tiempo o la desviación estándar. El rango aproximado de tasas de deriva aleatoria de varios tipos de giroscopios se muestra en la Tabla 2.Tipo de giroscopioTasa de deriva aleatoria/(°)·h-1Giroscopio con cojinetes de bolas10-1Giroscopio con cojinetes giratorios1-0.1Giroscopio de flotador líquido0,01-0,001Giroscopio de flotador de aire0,01-0,001Giroscopio ajustado dinámicamente0,01-0,001Giroscopio electrostático0,01-0,0001Giroscopio resonante hemisférico0,1-0,01Giroscopio láser de anillo0,01-0,001Giroscopio de fibra óptica1-0.1Tabla 2 Tasas de deriva aleatoria de varios tipos de giroscopios El rango aproximado de la tasa de deriva aleatoria del giroscopio requerido por varias aplicaciones se muestra en la Tabla 3. El índice típico de precisión de posicionamiento del sistema de navegación inercial es 1n milla/h (1n milla=1852m), lo que requiere que la tasa de deriva aleatoria del giroscopio alcance 0,01(°)/h, por lo que el giroscopio con una tasa de deriva aleatoria de 0,01(°)/h generalmente se denomina giroscopio de navegación inercial.SolicitudRequisitos para la tasa de deriva aleatoria del giroscopio/(°)·h-1Giroscopio de velocidad en el sistema de control de vuelo150-10Giroscopio vertical en el sistema de control de vuelo30-10Giroscopio direccional en el sistema de control de vuelo10-1Sistema de guía inercial de misiles tácticos1-0.1Brújula giroscópica marina, sistema de actitud de rumbo con correa, posición lateral de artillería, sistema de navegación inercial de vehículos terrestres0,1-0,01Sistemas de navegación inercial para aeronaves y barcos0,01-0,001Sistema de guía inercial de misiles estratégicos y de misiles de crucero0,01-0,0005Tabla 3 Requisitos para la tasa de deriva aleatoria del giroscopio en diversas aplicaciones Comparación de tres giroscopios MEMS de grado de navegaciónLa serie MG de Micro-Magic Inc. es un giroscopio MEMS de navegación con un alto nivel de precisión para satisfacer las necesidades de diversos campos. La siguiente tabla compara el alcance, la inestabilidad de polarización, el desplazamiento aleatorio angular, la estabilidad de polarización, el factor de escala, el ancho de banda y el ruido.　MG-101MG-401MG-501Rango dinámico (grados/s)±100±400±500Inestabilidad de sesgo (grados/hora)0.10.52Paseo aleatorio angular (°/√h)0.0050,025~0,050,125-0,1Estabilidad de sesgo (1σ 10 s) (grados/h)0.10.52~5Tabla 4 Tabla de comparación de parámetros de tres giroscopios MEMS de grado de navegaciónEspero que este artículo le ayude a comprender los indicadores técnicos de los giroscopios MEMS de navegación y su relación comparativa. Si le interesa saber más sobre los giroscopios MEMS, contáctenos. MG502Giroscopio MEMS MG502  

Puntos claveProducto: Sistema de navegación inercial puro (INS) basado en IMUCaracterísticas principales:Componentes: Utiliza acelerómetros y giroscopios MEMS para la medición en tiempo real de la aceleración y la velocidad angular.Función: Integra datos de posición y actitud iniciales con mediciones IMU para calcular la posición y actitud en tiempo real.Aplicaciones: Ideal para navegación en interiores, aeroespacial, sistemas autónomos y robótica.Desafíos: aborda errores de sensores, deriva acumulativa e impactos ambientales dinámicos con métodos de calibración y filtrado.Conclusión: Proporciona un posicionamiento preciso en entornos desafiantes, con un rendimiento sólido cuando se combina con sistemas de posicionamiento auxiliares como GPS. El giroscopio MEMS depende de la velocidad angular sensible a la fuerza de Coriolis, y su sistema de control se divide en un bucle de control del modo de accionamiento y un bucle de control del modo de detección. Solo garantizando el seguimiento en tiempo real de la amplitud de vibración y la frecuencia de resonancia del modo de accionamiento, la demodulación del canal de detección puede obtener información precisa sobre la velocidad angular de entrada. Este artículo analizará el bucle de control del modo de accionamiento del giroscopio MEMS desde diversos aspectos.Modelo de bucle de control modal de accionamientoEl desplazamiento de vibración del modo de accionamiento del giroscopio MEMS se convierte en un cambio de capacitancia a través de la estructura de detección del condensador de peine, y luego la capacitancia se convierte en la señal de voltaje que caracteriza el desplazamiento del accionamiento del giroscopio a través del circuito del diodo de anillo. Después de eso, la señal entrará en dos ramas respectivamente, una señal a través del módulo de control automático de ganancia (AGC) para lograr el control de amplitud, y otra señal a través del módulo de bucle de enganche de fase (PLL) para lograr el control de fase. En el módulo AGC, la amplitud de la señal de desplazamiento del accionamiento se demodula primero mediante multiplicación y filtro paso bajo, y luego la amplitud se controla en el valor de referencia establecido a través del enlace PI y se emite la señal de control de la amplitud del accionamiento. La señal de referencia utilizada para la demodulación por multiplicación en el módulo PLL es ortogonal a la señal de referencia de demodulación utilizada en el módulo AGC. Después de que la señal pasa por el módulo PLL, se puede rastrear la frecuencia de resonancia de accionamiento del giroscopio. La salida del módulo es la señal de control de la fase de accionamiento. Las dos señales de control se multiplican para generar el voltaje de accionamiento del giroscopio, que se aplica al peine de accionamiento y se convierte en fuerza electrostática para activar el modo de accionamiento del giroscopio, formando así un bucle de control cerrado. La Figura 1 muestra el bucle de control del modo de accionamiento de un giroscopio MEMS.Figura 1. Diagrama de bloques de la estructura de control del modo de accionamiento del giroscopio MEMSFunción de transferencia modal de accionamientoDe acuerdo con la ecuación dinámica del modo de accionamiento del giroscopio MEMS vibratorio, la función de transferencia de dominio continuo se puede obtener mediante la transformada de Laplace:Donde, mx es la masa equivalente del modo de accionamiento del giroscopio, ωx=√kx/mx es la frecuencia de resonancia del modo de accionamiento y Qx = mxωx/cx es el factor de calidad del modo de accionamiento.Enlace de conversión de desplazamiento-capacitanciaSegún el análisis de la capacitancia de detección de los dientes del peine, el vínculo de conversión de capacitancia-desplazamiento es lineal cuando se ignora el efecto del borde, y la ganancia de la capacitancia diferencial que cambia con el desplazamiento se puede expresar como:Donde, nx es el número de peines activos impulsados ​​por el modo giroscópico, ε0 es la constante dieléctrica de vacío, hx es el espesor de los peines de detección de accionamiento, lx es la longitud de superposición de los peines de detección de accionamiento activos y fijos en reposo, y dx es la distancia entre los dientes.Enlace de conversión de capacitancia-voltajeEl circuito de conversión de voltaje de capacitor utilizado en este artículo es un circuito de diodo de anillo, y su diagrama esquemático se muestra en la Figura 2.Figura 2 Diagrama esquemático del circuito de diodo de anilloEn la figura, C1 y C2 son condensadores de detección diferencial del giroscopio, C3 y C4 son condensadores de demodulación, y Vca son amplitudes de onda cuadrada. El principio de funcionamiento es el siguiente: cuando la onda cuadrada está en el semiciclo positivo, los diodos D2 y D4 se activan, y el condensador C1 carga C4 y C2 carga C3. Cuando la onda cuadrada está en el semiciclo positivo, los diodos D1 y D3 se activan, y el condensador C1 se descarga a C3 y C2 a C4. De esta manera, tras varios ciclos de onda cuadrada, la tensión en los condensadores demodulados C3 y C4 se estabiliza. Su expresión de tensión es:Para el giroscopio micromecánico de silicio estudiado en este artículo, su capacitancia estática es del orden de varios pF y la variación de capacitancia es menor a 0,5 pF, mientras que la capacitancia de demodulación utilizada en el circuito es del orden de 100 pF, por lo que existen CC0》∆C y C2》∆C2, y la ganancia de conversión de voltaje del capacitor se obtiene mediante una fórmula simplificada:Donde, Kpa es el factor de amplificación del amplificador diferencial, C0 es la capacitancia de demodulación, C es la capacitancia estática de la capacitancia de detección, Vca es la amplitud de la portadora y VD es la caída de voltaje del diodo.Enlace de conversión de capacitancia-voltajeEl control de fase es un componente importante del control de accionamiento de giroscopios MEMS. La tecnología de bucle de enganche de fase permite rastrear el cambio de frecuencia de la señal de entrada en su banda de frecuencia capturada y bloquear el desplazamiento de fase. Por lo tanto, este artículo utiliza la tecnología de bucle de enganche de fase para el control de fase del giroscopio, cuyo diagrama de bloques estructural básico se muestra en la Figura 3.Figura 3. Diagrama de bloques de la estructura básica del PLL.PLL es un sistema de regulación automática de fase de retroalimentación negativa, su principio de funcionamiento se puede resumir de la siguiente manera: La señal de entrada externa ui(t) y la salida de la señal de retroalimentación uo(t) del VCO se ingresan al discriminador de fase al mismo tiempo para completar la comparación de fase de las dos señales, y el extremo de salida del discriminador de fase emite una señal de voltaje de error ud(t) que refleja la diferencia de fase θe(t) de las dos señales; La señal a través del filtro de bucle filtrará los componentes de alta frecuencia y el ruido, obtendrá un oscilador de control de voltaje uc(t), el oscilador de control de voltaje ajustará la frecuencia de la señal de salida de acuerdo con este voltaje de control, de modo que se acerque gradualmente a la frecuencia de la señal de entrada, y la señal de salida final uo(t), cuando la frecuencia de ui(t) es igual a uo(t) o un valor estable, el bucle alcanza un estado bloqueado.Control automático de gananciaEl control automático de ganancia (AGC) es un sistema de retroalimentación negativa de bucle cerrado con control de amplitud que, combinado con un bucle de enganche de fase, proporciona una vibración estable en amplitud y fase para el modo de accionamiento del giroscopio. Su diagrama estructural se muestra en la Figura 4.Figura 4. Diagrama de bloques de la estructura de control automático de gananciaEl principio de funcionamiento del control automático de ganancia se puede resumir de la siguiente manera: la señal ui(t) con la información de desplazamiento del impulsor del giroscopio se ingresa al enlace de detección de amplitud, la señal de amplitud de desplazamiento del impulsor se extrae mediante demodulación por multiplicación y luego el componente de alta frecuencia y el ruido se filtran mediante un filtro de paso bajo; En este momento, la señal es una señal de voltaje de CC relativamente pura que caracteriza el desplazamiento del impulsor, y luego controla la señal en el valor de referencia dado a través de un enlace PI y emite la señal eléctrica ua(t) que controla la amplitud del impulsor para completar el control de amplitud.ConclusiónEn este artículo, se presenta el bucle de control del modo de conducción del giroscopio MEMS, incluyendo el modelo, la conversión de desbloqueo a capacitancia, la conversión de capacitancia a voltaje, el bucle de enganche de fase y el control automático de ganancia. Como fabricante de sensores giroscópicos MEMS, Micro-Magic Inc. ha realizado una investigación exhaustiva sobre los giroscopios MEMS y ha difundido y compartido con frecuencia sus conocimientos relevantes. Para una comprensión más profunda del giroscopio MEMS, puede consultar los parámetros de MG-501 y MG1001.Si está interesado en más conocimientos y productos de MEMS, póngase en contacto con nosotros. MG502Giroscopio MEMS MG502   

Puntos claveProducto: Buscador de norte inercialCaracterísticas principales:Componentes: Utiliza un giroscopio MEMS para medir la velocidad angular y calcular la dirección azimutal, asistido por compensación de error de actitud.Función: Proporciona medición de azimut en tiempo real utilizando datos de rotación de la Tierra, con correcciones para errores de cabeceo y balanceo.Aplicaciones: Ideal para la navegación en aeronaves, drones y vehículos, especialmente en áreas sin cobertura GNSS confiable.Compensación de errores: los errores de actitud (cabeceo y balanceo) y los errores de instalación del giroscopio se compensan para mejorar la precisión.Conclusión: El buscador de norte proporciona mediciones de acimut precisas con un error mínimo, adecuado para la navegación y la búsqueda de dirección en diversas aplicaciones.1. Principio de funcionamiento del buscador de norte inercialEl principio de funcionamiento del buscador de norte inercial consiste en medir la velocidad angular de rotación terrestre mediante un giroscopio y, a continuación, calcular el ángulo entre el norte y la dirección medida. Supongamos que la latitud de S en la ubicación de un portador en el hemisferio norte es φ, y que el vector de velocidad angular Ω de la rotación terrestre en ese punto tiene una componente horizontal hacia el norte de Ωx0 y una componente vertical hacia arriba de Ωz0. Entonces,Suponiendo que el portador está completamente horizontal y el ángulo entre él y el norte verdadero es H, el componente de en el eje sensible del giroscopio buscador de norte, es decir, el valor de medición del giroscopio, es:Dado que se conocen los valores de y , el ángulo azimutal se puede calcular de esta manera, es decir, el valor de salida del buscador de norte en condiciones ideales de portadora horizontal absoluta y sin error de instalación. En la práctica, el error en el ángulo de actitud de la portadora y el error de instalación del giróscopo afectarán el valor de medición del giróscopo y reducirán la precisión de la medición del buscador de norte.2. Análisis del error del ángulo de actitud del portaavionesDefine el sistema de coordenadas geoespaciales O-XYZ: el centro de masa del portador es O, el eje X va hacia el norte a lo largo del meridiano local, el eje Y va hacia el oeste a lo largo de la latitud local y el eje Z es perpendicular al plano horizontal local hacia arriba; los planos XOY, YOZ y XOZ son perpendiculares entre sí. , dividiendo el espacio en ocho hexagramas.Para facilitar el análisis, se asume que el centro del giroscopio del buscador de norte coincide con el centro de masas del portaaviones. Cuando no se considera el error de instalación, el eje de medición del giroscopio del buscador de norte coincide con las líneas de cabeza y cola del portaaviones. El vector unitario OM se encuentra en el eje sensible del giroscopio, que está hacia adelante a lo largo de las líneas de cabeza y cola del portaaviones, y el otro vector unitario ON es perpendicular a OM hacia la izquierda. El ángulo de error de actitud del portaaviones se define de la siguiente manera: el ángulo de error de cabeceo es el ángulo entre OM y OXb (proyección de OM sobre el plano horizontal), y la parte frontal del portaaviones se eleva positivamente; el ángulo de error de alabeo es el ángulo entre ON y OYb (la línea de intersección entre el perfil del portaaviones y el plano horizontal sobre ON), y el lado izquierdo del portaaviones es positivo cuando se eleva. El ángulo entre OX y OXb es el ángulo azimutal H. La siguiente relación vertical se obtiene fácilmente: OYb⊥OXb ⊥OZ, OYb⊥OZ, OXb⊥ oz; es decir, los planos XbOYb, XbOZ e YbOZ son perpendiculares entre sí. Estos tres planos forman el sistema de coordenadas espacial del portador O-XbYbZ, como se muestra en la Figura 1, que se puede entender como formado por el sistema de coordenadas espacial geográfico O-XYZ girando el ángulo azimutal H en sentido horario.Las componentes horizontal y vertical de la velocidad angular de rotación terrestre en el punto donde se ubica el portador son los vectores OA y OB, respectivamente. Por lo tanto, las coordenadas de los puntos A y B están en el sistema de coordenadas O-XbYbZ. Las coordenadas M y N se obtienen mediante geometría analítica espacial. Dado que los tres puntos M, O y N se encuentran en el plano del portador, la ecuación MON del plano se puede obtener mediante la expresión del método de puntos del plano:El valor giroscópico medido del buscador del norte es la suma de los valores proyectados de OA y OB en el eje sensible OM, como se muestra en la Fórmula:Esta fórmula se convierte en una expresión ideal del valor medido cuando θ = 0°. Error de medición del giroscopio:Se puede ver que el error del valor de medición del giroscopio en este momento está relacionado con el ángulo de error de cabeceo, el ángulo de acimut H y la latitud, y el ángulo de error de balanceo se genera por la rotación del plano portador alrededor de las líneas de cabeza y cola, es decir, el eje sensible OM, por lo que el ángulo de error no tiene influencia en el valor medido MOM en OM.3. ResumenEl proceso del buscador de norte presenta numerosas fuentes de error. En cuanto a la compensación de errores, Micro-Magic Inc. ha estado buscando tecnología más avanzada y dispositivos inerciales más rentables. El nuevo buscador de norte MEMS para perforación minera NF1000 incorpora la función de compensación de actitud, así como el económico buscador de norte NF2000 y el buscador de norte MEMS de tres ejes más pequeño del mundo, el NF3000. ¡Esperamos que los conozca! NF1000Sistema de navegación inercial MEMS dinámico de alto rendimiento Buscador del norte -

Puntos claveProducto: Método de posicionamiento terrestre con IMU y cámara fijaCaracterísticas principales:Componentes: Unidad de medición inercial (IMU) y cámara fija, montadas de forma segura para un posicionamiento estable.Función: Combina la medición de actitud de alta precisión de la IMU con el posicionamiento visual de la cámara para un posicionamiento preciso en tierra.Aplicaciones: Adecuado para drones, robótica y vehículos autónomos.Fusión de datos: integra datos de IMU con imágenes de cámara para determinar coordenadas geográficas precisas.Conclusión: Este método mejora la precisión y la eficiencia del posicionamiento al tiempo que simplifica la calibración, con potencial para amplias aplicaciones en diversos campos tecnológicos.IntroducirUn método de posicionamiento terrestre que consiste en una unidad de medición inercial (IMU) y una cámara instaladas de forma fija. Combina la medición de actitud de alta precisión de la IMU con las capacidades de posicionamiento visual de la cámara para lograr un posicionamiento terrestre eficiente y preciso. A continuación, se detallan los pasos del método:Primero, instale firmemente la IMU y la cámara para asegurar que la posición relativa entre ellas permanezca inalterada. Este método de instalación elimina los tediosos pasos de calibrar la relación de instalación entre la cámara y la IMU, como en el método tradicional, y simplifica el proceso.A continuación, la IMU se utiliza para medir la aceleración y la velocidad angular del portaaviones en el sistema de referencia inercial. La IMU contiene un sensor de aceleración y un giroscopio, que puede detectar el estado de movimiento del portaaviones en tiempo real. El sensor de aceleración detecta la tasa de aceleración actual, mientras que el giroscopio detecta cambios en la dirección, el ángulo de alabeo y la inclinación del portaaviones. Estos datos proporcionan información clave para el posterior cálculo de la actitud y el posicionamiento.Posteriormente, con base en los datos medidos por la IMU, se calcula la información de actitud del portaaviones en el sistema de coordenadas de navegación mediante un algoritmo de operación integral y solución de actitud. Esto incluye el ángulo de guiñada, el ángulo de cabeceo, el ángulo de alabeo, etc., del portaaviones. Gracias a la alta frecuencia de actualización de la IMU, su frecuencia operativa puede superar los 100 Hz, lo que permite proporcionar datos de actitud de alta precisión en tiempo real.Al mismo tiempo, la cámara captura puntos de características del terreno o información de puntos de referencia y genera datos de imagen. Estos datos contienen información espacial completa y pueden utilizarse para el procesamiento de fusión con datos de IMU.A continuación, la información de actitud proporcionada por la IMU se fusiona con los datos de imagen de la cámara. Al comparar los puntos característicos de la imagen con puntos conocidos en el sistema de coordenadas geográficas, junto con los datos de actitud de la IMU, se puede calcular la posición precisa de la cámara en dicho sistema.Finalmente, la matriz de proyección se utiliza para intersecar la intersección de la línea normal y obtener la posición espacial del objetivo. Este método combina los datos de actitud de la IMU y los datos de imagen de la cámara para lograr una estimación precisa de la posición espacial del objetivo mediante el cálculo de la matriz de proyección y el punto de intersección.Este método permite un posicionamiento terrestre de alta precisión y eficiencia. La instalación fija de la IMU y la cámara simplifica el proceso de operación y reduce los errores de calibración. Al mismo tiempo, la combinación de la alta frecuencia de actualización de la IMU y la capacidad de posicionamiento visual de la cámara mejora la precisión del posicionamiento y el rendimiento en tiempo real. Este método tiene amplias posibilidades de aplicación en campos como drones, robots y conducción autónoma.Cabe señalar que, si bien este método tiene muchas ventajas, aún puede verse afectado por algunos factores en aplicaciones prácticas, como el ruido ambiental, la interferencia dinámica, etc. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, el ajuste y la optimización de parámetros deben realizarse de acuerdo con condiciones específicas para mejorar la estabilidad y confiabilidad del posicionamiento.ResumirEl artículo anterior describe el método de posicionamiento terrestre cuando la IMU y la cámara están instaladas de forma fija. Describe brevemente la medición de actitud de alta precisión de la IMU y las capacidades de posicionamiento visual de la cámara, lo que permite lograr un posicionamiento terrestre eficiente y preciso. La IMU MEMS, desarrollada independientemente por Micro-Magic Inc., ofrece una precisión relativamente alta, como la U3000 y la U7000, que son productos de navegación más precisos. Permite localizar y orientar con precisión. Si desea obtener más información sobre la IMU, póngase en contacto con nuestros técnicos profesionales lo antes posible.U7000Giroscopio IMU Rs232/485 para plataforma de estabilización de antena de radar/infrarrojos U3000Sensor IMU MEMS IMU3000 Precisión 1 Salida digital RS232 RS485 TTL Modbus opcional 

Puntos claveProducto: Acelerómetro de cuarzo Q-FlexCaracterísticas principales:Componentes: Diseño de péndulo de cuarzo de alta pureza con un sistema de retroalimentación de circuito cerrado para mediciones precisas de aceleración.Función: Proporciona datos de aceleración precisos y estables, con bajo nivel de ruido y buena estabilidad a largo plazo, especialmente efectivo en operaciones de circuito cerrado.Aplicaciones: Ideal para navegación de aeronaves y control de actitud, exploración geológica y entornos industriales que requieren mediciones inerciales precisas.Método de medición: Medición de respuesta de frecuencia de circuito cerrado, que garantiza una estimación confiable del parámetro de amortiguación y un rendimiento preciso.Conclusión: El acelerómetro Q-Flex ofrece alta precisión y estabilidad, lo que lo hace valioso para aplicaciones de navegación, control y medición industrial.El acelerómetro Q-Flex es un dispositivo de medición inercial que utiliza un péndulo de cuarzo para medir la aceleración del objeto, desviándose de su posición de equilibrio por la fuerza inercial. Gracias al bajo coeficiente de temperatura del cuarzo de alta pureza y a sus características estructurales estables, el acelerómetro Q-Flex ofrece alta precisión de medición, bajo ruido de medición y buena estabilidad a largo plazo. Se utiliza ampliamente en control de actitud, navegación y guiado de aeronaves, así como en exploración geológica y otros entornos industriales.1. Método de detección del acelerómetro Q-FlexCuando el sistema está en bucle abierto, debido a que el sistema no puede producir un momento de retroalimentación, el conjunto del péndulo está sujeto a un momento de inercia débil o al momento activo del convertidor de par, el péndulo de cuarzo toca fácilmente el hierro del yugo y el fenómeno de saturación, lo que hace que sea muy difícil probar los parámetros de amortiguación en bucle abierto, por lo tanto, se considera que los parámetros de amortiguación se miden en el estado de bucle cerrado del sistema.Las características de frecuencia de lazo cerrado del sistema de control reflejan la variación de la amplitud y la fase de la señal de salida con la frecuencia de la señal de entrada. La respuesta en frecuencia del sistema estabilizado se encuentra a la misma frecuencia que la señal de entrada, y su amplitud y fase son funciones de la frecuencia. Por lo tanto, la curva característica amplitud-fase de la respuesta en frecuencia permite determinar el modelo matemático del sistema. Para obtener los parámetros de amortiguamiento reales del acelerómetro, se utiliza el método de medición de la respuesta en frecuencia de lazo cerrado.En el método de medición de respuesta de frecuencia de bucle cerrado, el acelerómetro se fija sobre la mesa vibratoria horizontal en posición de péndulo, de modo que la dirección de entrada de aceleración de la mesa vibratoria esté alineada con el eje sensible del acelerómetro. Este se coloca horizontalmente en posición de péndulo, eliminando así la asimetría de la fuerza gravitacional sobre la aceleración de entrada. La colocación horizontal del acelerómetro en posición de péndulo elimina el efecto de la gravedad sobre la asimetría de la aceleración de entrada.Fig.1 Curva característica de frecuencia de amplitud de bucle cerrado de qfasAl controlar el vibrador horizontal, se aplica al acelerómetro Q-Flex una señal de aceleración sinusoidal de 6 g (g es la aceleración de la gravedad, 1 g ≈ 9,8 m/s²), con una frecuencia que aumenta gradualmente de 0 a 600 Hz. Esta señal refleja la atenuación de amplitud y el retardo de fase de la salida del acelerómetro dentro de su rango y ancho de banda de diseño. El acelerómetro generará la salida correspondiente bajo la acción de la mesa vibratoria. El registrador de alta frecuencia de muestreo, conectado a ambos lados de la resistencia de muestreo, registra la salida del acelerómetro y traza la curva característica de amplitud-frecuencia que se muestra en la Figura 1.En la banda de paso de la curva característica de amplitud-frecuencia del acelerómetro, este mantiene una buena capacidad de seguimiento de la aceleración. Al aumentar la frecuencia de aceleración de entrada, el pico de resonancia del sistema se sitúa a 565 Hz, con un valor de Mr=32 dB y una frecuencia de corte de 582 Hz. La amplitud del sistema a esta frecuencia comenzó a producir una atenuación superior a 3 dB. Dado que se conocen la inercia rotacional, la rigidez y el resto de los parámetros del bucle de servocontrol del acelerómetro Q-Flex, se utilizan las características de amplitud-frecuencia del sistema para calcular el parámetro desconocido δ. La función de transferencia de bucle cerrado del sistema se expresa comoEcuación 1El método de mínimos cuadrados estima los parámetros del modelo basándose en los datos reales observados, y se obtiene un conjunto de datos de amplitud de frecuencia generando una entrada de aceleración externa a través de un vibrador horizontal, que se mide mediante un registro de pluma, como se muestra en la Tabla 1.Tab.1 Datos de muestreo de amplitud de frecuencia de qfasLa función de respuesta de amplitud-frecuencia del sistema de acelerómetro flexural de cuarzo con parámetros conocidos es la función objetivo, y la suma residual de cuadrados con parámetros desconocidos se establece comoEcuación 2Donde n es el número de puntos característicos seleccionados. Utilizando la ecuación anterior, se selecciona un valor adecuado de δ para que D(δ) tenga el valor mínimo. El coeficiente de amortiguamiento deseado se obtiene como δ = 7,54 × 10⁻⁻⁴ N·m·s/rad mediante ajuste por mínimos cuadrados.Se establece el modelo de simulación de circuito cerrado del sistema, se sustituye el coeficiente de amortiguamiento en el modelo de cabezal del acelerómetro de flexión de cuarzo y se simula el sistema, y ​​se grafica la curva característica de amplitud-frecuencia del sistema como se muestra en la Fig. 2, que está más cerca de la curva medida.Fig.2. Característica de frecuencia de amplitud de realidad y salida de simulación paramétrica.Algunos estudios han resuelto la distribución de amortiguamiento de la película piezoeléctrica en la superficie del péndulo mediante el método de diferencia de dominio de tiempo finito, y el coeficiente de amortiguamiento de la película piezoeléctrica del péndulo es 1,69 × 10-4 N·m·s/rad, lo que indica que el coeficiente de amortiguamiento obtenido por la identificación de la respuesta de amplitud-frecuencia del sistema tiene el mismo orden de magnitud que el valor teórico calculado, y el error se origina en el amortiguamiento del material de la estructura mecánica, el error de montaje durante la instalación y la prueba, el error de entrada del agitador y otros factores ambientales. factores ambientales.2. ConclusiónMicro-Magic Inc proporciona acelerómetros de cuarzo de alta precisión, como el AC-5, con un pequeño error y alta precisión, que tienen una estabilidad de sesgo de 5 μg, una repetibilidad del factor de escala de 50 ~ 100 ppm y un peso de 55 g, y pueden usarse ampliamente en los campos de perforación petrolera, sistema de medición de microgravedad de portadores y navegación inercial. AC5Acelerómetro de péndulo de cuarzo de 50 g de amplio rango de medición Acelerómetro flexible de cuarzo 

Puntos claveProducto: Soluciones de navegación integradas GNSS/INSCaracterísticas principales:Componentes: El sistema integrado incluye receptor GNSS, unidad de medición inercial (IMU) y sensores opcionales como LiDAR u odómetros.Función: Mantiene la precisión y la estabilidad durante la pérdida de señal GNSS utilizando sensores adicionales o restricciones de estado de movimiento como ZUPT.Aplicaciones: Ideal para navegación urbana, minería, extracción de petróleo y otros entornos con posibles obstrucciones de señal.Navegación inercial: utiliza giroscopios y acelerómetros para medir la posición, la velocidad y la aceleración.Conclusión: El diseño del sistema integrado está evolucionando, con soluciones que mejoran la robustez en entornos desafiantes y al mismo tiempo equilibran el costo y la complejidad.En un sistema de navegación integrado GNSS/INS, las mediciones GNSS desempeñan un papel fundamental en la corrección del INS. Por lo tanto, el correcto funcionamiento del sistema integrado depende de la continuidad y estabilidad de las señales satelitales. Sin embargo, cuando el sistema opera bajo pasos elevados, copas de árboles o dentro de edificios urbanos, las señales satelitales pueden verse fácilmente obstruidas o interferidas, lo que podría provocar la pérdida de sincronización del receptor GNSS. Este artículo analiza soluciones para mantener la precisión y la estabilidad de los sistemas de navegación integrados GNSS/INS cuando se pierden las señales satelitales.Cuando la señal satelital no está disponible durante un período prolongado, la falta de correcciones GNSS provoca la rápida acumulación de errores INS, especialmente en sistemas con unidades de medición inercial de menor precisión. Este problema conlleva una disminución de la precisión, la estabilidad y la continuidad del funcionamiento del sistema integrado. Por consiguiente, es fundamental abordar este problema para mejorar la robustez del sistema integrado en entornos tan complejos.1. Dos soluciones principales para abordar la pérdida de señal de GNSS/INSActualmente, existen dos soluciones principales para abordar el escenario de pérdida de señal satelital.Solución 1: Integrar sensores adicionalesPor un lado, se pueden integrar sensores adicionales en el sistema GNSS/INS existente, como odómetros, LiDAR, sensores astronómicos y sensores visuales. De este modo, cuando la pérdida de la señal satelital impide la disponibilidad del GNSS, los nuevos sensores pueden proporcionar información de medición y formar un nuevo sistema integrado con el INS para suprimir la acumulación de errores. Los problemas de este enfoque incluyen el aumento de los costes del sistema debido a los sensores adicionales y la posible complejidad del diseño si los nuevos sensores requieren modelos de filtrado complejos.Fig.1 Descripción general del sistema de navegación integrado GNSS IMU ODO LiDAR SLAM.Solución 2: Tecnología ZUPTPor otro lado, se puede establecer un modelo de posicionamiento con restricciones de estado de movimiento basado en las características de movimiento del vehículo. Este método no requiere añadir nuevos sensores al sistema integrado existente, lo que evita costes adicionales. Cuando no se dispone de GNSS, la nueva información de medición se obtiene mediante las restricciones de estado de movimiento para suprimir la divergencia del INS. Por ejemplo, cuando el vehículo está parado, se puede aplicar la tecnología de actualización de velocidad cero (ZUPT) para suprimir la acumulación de errores del INS.ZUPT es un método económico y de uso común para mitigar la divergencia del INS. Cuando el vehículo está parado, su velocidad debería ser teóricamente cero. Sin embargo, debido a la acumulación de errores del INS a lo largo del tiempo, la velocidad de salida no es cero, por lo que esta puede utilizarse como medida del error de velocidad. Así, con base en la restricción de que la velocidad del vehículo es cero, se puede establecer una ecuación de medición correspondiente, que proporciona información de medición para el sistema integrado y suprime la acumulación de errores del INS.Fig.2 Diagrama de flujo del algoritmo estrechamente acoplado GNSSIMU basado en ZUPT con CERAV.Sin embargo, la aplicación de ZUPT requiere que el vehículo esté parado, lo que la convierte en una tecnología estática de actualización a velocidad cero que no puede proporcionar información de medición durante las maniobras normales del vehículo. En la práctica, esto requiere que el vehículo se detenga con frecuencia desde un estado de movimiento, lo que reduce su maniobrabilidad. Además, ZUPT requiere una detección precisa de los momentos estacionarios del vehículo. Si la detección falla, se puede proporcionar información de medición incorrecta, lo que podría provocar el fallo de este método e incluso provocar una disminución o divergencia en la precisión del sistema integrado.ConclusiónLa pérdida de señales satelitales puede provocar una rápida acumulación de errores en el INS, especialmente en entornos complejos como las zonas urbanas. Se presentan dos soluciones principales: añadir sensores adicionales, como LiDAR o sensores visuales, para proporcionar mediciones alternativas, o utilizar restricciones de estado de movimiento como la tecnología de Actualización de Velocidad Cero (ZUPT) para corregir los errores del INS. Cada enfoque presenta sus propias ventajas y desafíos: la integración de sensores aumenta los costes y la complejidad, mientras que la ZUPT requiere que el vehículo esté parado y se detecte con precisión para ser eficaz.Micro-Magic Inc. está a la vanguardia de la tecnología de navegación inercial y ha presentado recientemente tres productos MEMS INS asistidos por GNSS con distintos niveles de precisión (nivel industrial, nivel táctico y nivel de navegación). Cabe destacar que el MEMS GNSS/INS I3500 de nivel industrial presenta una inestabilidad de polarización de 2,5°/h y una desviación angular de 0,028°/√h, además de un acelerómetro MEMS de alta precisión con un amplio alcance (±6 g, inestabilidad de polarización cero).

Puntos claveProducto: Acelerómetro MEMS de alta precisión ACM 1200Características:Estabilidad de sesgo: 100 mg para una compensación de gravedad cero confiableResolución: 0,3 mg para mediciones precisasRango de temperatura: calibrado de fábrica de -40 °C a +80 °CAplicaciones: Diseñado para el monitoreo de inclinación en estructuras hidráulicas, ingeniería civil e infraestructura.Ventajas: Alta precisión (precisión de inclinación de 0,1°), eficaz en entornos dinámicos, aborda criterios clave como bajo nivel de ruido, repetibilidad y sensibilidad entre ejes, mejorando la confiabilidad y el rendimiento a largo plazo en los sistemas de detección de inclinación.En el campo de los sistemas MEMS, los acelerómetros capacitivos se han convertido en una tecnología clave para la detección de inclinación. Estos dispositivos, esenciales para diversas aplicaciones industriales y de consumo, se enfrentan a importantes desafíos, especialmente en entornos dinámicos con vibraciones e impactos frecuentes. Lograr una alta precisión, como una precisión de inclinación de 0,1°, requiere abordar diversas especificaciones técnicas y factores de error. Este artículo profundiza en los criterios y soluciones clave para una detección eficaz de la inclinación mediante acelerómetros MEMS.1. Criterios clave para una detección precisa de la inclinaciónEstabilidad de polarización: La estabilidad de polarización se refiere a la capacidad del acelerómetro para mantener una desviación de gravedad cero constante a lo largo del tiempo. Una alta estabilidad de polarización garantiza que las lecturas del sensor se mantengan fiables y no se desvíen, lo cual es crucial para mantener la precisión en las mediciones de inclinación. Desplazamiento por temperatura: Las variaciones de temperatura pueden provocar cambios en el desplazamiento de gravedad cero del acelerómetro. Minimizar estos cambios, conocidos como desplazamiento de tempco, es esencial para mantener la precisión en diferentes condiciones de funcionamiento.Bajo nivel de ruido: El ruido en las lecturas del sensor puede afectar significativamente la precisión de las mediciones de inclinación. Los acelerómetros de bajo ruido son vitales para obtener lecturas de inclinación precisas y estables, especialmente en entornos estáticos.Repetibilidad: La repetibilidad se refiere a la capacidad del sensor para producir el mismo resultado en condiciones idénticas durante múltiples pruebas. Una alta repetibilidad garantiza un rendimiento consistente, fundamental para una detección de inclinación fiable.Rectificación de vibraciones: En entornos dinámicos, la vibración puede distorsionar los datos de inclinación. Una rectificación eficaz de vibraciones minimiza el impacto de estas perturbaciones, lo que permite obtener mediciones de inclinación precisas incluso cuando el sensor está sometido a vibraciones externas.Sensibilidad transversal: Este parámetro mide el grado en que la salida del sensor se ve afectada por las aceleraciones perpendiculares al eje de medición. Una sensibilidad transversal baja es esencial para garantizar que el acelerómetro responda con precisión a la inclinación únicamente a lo largo del eje previsto.2. Desafíos en entornos dinámicosLos entornos dinámicos plantean desafíos significativos para los acelerómetros MEMS en aplicaciones de detección de inclinación. La vibración y los impactos pueden introducir errores que corrompen los datos de inclinación, lo que genera importantes imprecisiones en las mediciones. Por ejemplo, lograr... 1° es más factible. Comprender el rendimiento del sensor y las condiciones ambientales de la aplicación es crucial para optimizar la precisión de la medición de la inclinación.3. Fuentes de error y estrategias de mitigaciónVarias fuentes de error pueden afectar la precisión de los acelerómetros MEMS en la detección de inclinación: Precisión y desplazamiento de la polarización de gravedad cero: Los errores de polarización de gravedad cero pueden surgir de la soldadura, la alineación de la carcasa de la PCB y los cambios de temperatura. La calibración posterior al ensamblaje puede reducir estos errores.Sensibilidad, precisión y temperatura: las variaciones en la sensibilidad debido a los cambios de temperatura deben minimizarse para garantizar lecturas precisas.No linealidad: las respuestas no lineales pueden distorsionar las mediciones y deben corregirse mediante calibración.Histéresis y estabilidad a largo plazo: La histéresis y la estabilidad a lo largo de la vida útil del sensor pueden afectar la precisión. Estos problemas suelen solucionarse mediante prácticas de fabricación y diseño de alta calidad.Humedad y doblado de PCB: Factores ambientales como la humedad y las tensiones mecánicas asociadas al doblado de PCB pueden generar errores adicionales. El mantenimiento in situ y los controles ambientales son necesarios para mitigar estos efectos.Por ejemplo, el acelerómetro MEMS de alta precisión ACM 1200 está diseñado específicamente para aplicaciones de inclinación. Ofrece una estabilidad de polarización de 100 mg y una resolución de 0,3 mg. La calibración de fábrica caracteriza toda la cadena de señal del sensor en cuanto a sensibilidad y polarización en un rango de temperatura específico (normalmente de −40 °C a +80 °C), lo que garantiza una alta precisión y fiabilidad tras la instalación. Es adecuado para instalaciones a largo plazo en estructuras hidráulicas como presas de hormigón, presas de paneles y presas de tierra-roca, así como en edificios civiles e industriales, carreteras, puentes, túneles, firmes de carreteras y cimentaciones de ingeniería civil. Facilita la medición de cambios de inclinación y permite la recopilación automatizada de datos de medición.4. ConclusiónLos acelerómetros capacitivos MEMS son fundamentales para lograr una detección precisa de la inclinación, pero deben superar diversos desafíos, especialmente en entornos dinámicos. Criterios clave como la estabilidad de polarización, la compensación de temperatura, el bajo nivel de ruido, la repetibilidad, la rectificación de vibraciones y la sensibilidad transversal desempeñan un papel fundamental para garantizar mediciones precisas. Abordar las fuentes de error mediante la calibración y el uso de soluciones integradas como iSensors puede mejorar significativamente el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas de detección de inclinación. A medida que la tecnología avanza, estos sensores seguirán evolucionando, ofreciendo una precisión y robustez aún mayores para una amplia gama de aplicaciones. ACM1200Fábrica de sensores acelerómetros MEMS de tipo corriente industrial de alto rendimiento  

Puntos claveProducto: MEMS IMU UF300A (grado de navegación) vs UF100A (grado táctico) de Micro-Magic Inc.Características del UF300A de grado de navegación:Tamaño: Compacto para diversas aplicaciones.Giroscopio: Repetibilidad de sesgo