¿Por qué se llama giroscopio de fibra óptica?

Puntos clave

• • Producto: Giroscopio de fibra óptica (FOG)

    Características clave:

    • Componentes: Sensor de estado sólido que utiliza fibra óptica para mediciones inerciales precisas.
    • Función: Aprovecha el efecto SAGNAC para una detección precisa de la velocidad angular sin piezas móviles.
    • Aplicaciones: Adecuado para IMU, INS, buscadores de misiles, UAV y robótica.
    • Fusión de datos: combina datos FOG con referencias externas para mejorar la precisión y la estabilidad.
    • Conclusión: Los FOG proporcionan alta precisión y confiabilidad en las tareas de navegación, con desarrollos futuros prometedores en varios sectores.

Al igual que el giroscopio láser de anillo, el giroscopio de fibra óptica tiene las ventajas de no tener piezas mecánicas móviles, no tener tiempo de precalentamiento, aceleración insensible, amplio rango dinámico, salida digital y tamaño pequeño. Además, el giroscopio de fibra óptica también supera las fatales deficiencias del giroscopio láser de anillo, como el alto costo y el fenómeno de bloqueo.

El giroscopio de fibra óptica es un tipo de sensor de fibra óptica que se utiliza en la navegación inercial.
Porque no tiene partes móviles: un rotor de alta velocidad, llamado giroscopio de estado sólido. Este nuevo giroscopio totalmente sólido se convertirá en el producto líder en el futuro y tiene una amplia gama de perspectivas de desarrollo y aplicaciones.

1. Clasificación de giroscopios de fibra óptica.

Según el principio de funcionamiento, el giroscopio de fibra óptica se puede dividir en giroscopio de fibra óptica interferométrica (I-FOG), giroscopio de fibra óptica resonante (R-FOG) y giroscopio de fibra óptica de dispersión Brillouin estimulado (B-FOG). En la actualidad, el giroscopio de fibra óptica más maduro es el giroscopio de fibra óptica interferométrica (es decir, la primera generación de giroscopio de fibra óptica), que es el más utilizado. Utiliza una bobina de fibra óptica de múltiples vueltas para mejorar el efecto SAGNAC. Un interferómetro de anillo de doble haz compuesto por una bobina de fibra óptica monomodo de múltiples vueltas puede proporcionar una alta precisión, pero también inevitablemente complicará la estructura general.
Los giroscopios de fibra óptica se dividen en giroscopios de fibra óptica de anillo abierto y giroscopios de fibra óptica de bucle cerrado según el tipo de bucle. Giroscopio de fibra óptica de bucle abierto sin retroalimentación, detecta directamente la salida óptica, ahorra muchas estructuras ópticas y de circuitos complejos, tiene las ventajas de una estructura simple, precio económico, alta confiabilidad, bajo consumo de energía, la desventaja es que la linealidad de entrada-salida es pobre , pequeño rango dinámico, utilizado principalmente como sensor de ángulo. La estructura básica de un giroscopio de fibra óptica interferométrica de bucle abierto es un interferómetro de anillo de doble haz. Se utiliza principalmente en ocasiones en las que la precisión no es alta y el volumen es pequeño.

2. Estado y futuro del giroscopio de fibra óptica

Con el rápido desarrollo del giroscopio de fibra óptica, muchas grandes empresas, especialmente las de equipos militares, han invertido enormes recursos financieros para estudiarlo. Las principales empresas de investigación de Estados Unidos, Japón, Alemania, Francia, Italia, Rusia, han completado la industrialización del giroscopio de baja y media precisión y Estados Unidos ha mantenido una posición de liderazgo en esta área de investigación.
El desarrollo del giroscopio de fibra óptica todavía se encuentra en un nivel relativamente atrasado en nuestro país. Según el nivel de desarrollo, el desarrollo de giroscopios se divide en tres escalones: el primer escalón son los Estados Unidos, el Reino Unido y Francia, que tienen todas las capacidades de investigación y desarrollo de giroscopios y navegación inercial; El segundo nivel lo componen principalmente Japón, Alemania y Rusia; China se encuentra actualmente en el tercer nivel. La investigación del giroscopio de fibra óptica en China comenzó relativamente tarde, pero con los esfuerzos de la mayoría de los investigadores científicos, ha ido reduciendo gradualmente la brecha entre nosotros y los países desarrollados.
En la actualidad, la cadena industrial de giroscopios de fibra óptica de China está completa y se pueden encontrar fabricantes en las fases anterior y posterior de la cadena industrial, y la precisión del desarrollo del giroscopio de fibra óptica ha alcanzado los requisitos de precisión media y baja del sistema de navegación inercial. Aunque el rendimiento es relativamente pobre, no provocará cuellos de botella como el chip.
El desarrollo futuro del giroscopio de fibra óptica se centrará en los siguientes aspectos:
(1) Alta precisión. Una mayor precisión es un requisito inevitable para que el giroscopio de fibra óptica reemplace al giroscopio láser en la navegación avanzada. En la actualidad, la tecnología giroscópica de fibra óptica de alta precisión no está completamente madura.
(2) Alta estabilidad y antiinterferencias. La alta estabilidad a largo plazo es también una de las direcciones de desarrollo del giroscopio de fibra óptica, que puede mantener la precisión de la navegación durante mucho tiempo en entornos hostiles, es el requisito del sistema de navegación inercial para giroscopio. Por ejemplo, en el caso de altas temperaturas, fuertes terremotos, fuertes campos magnéticos, etc., el giroscopio de fibra óptica también debe tener suficiente precisión para cumplir con los requisitos de los usuarios.
(3) Diversificación de productos. Es necesario desarrollar productos con diferente precisión y diferentes necesidades. Diferentes usuarios tienen diferentes requisitos de precisión de navegación, y la estructura del giroscopio de fibra óptica es simple, y solo es necesario ajustar la longitud y el diámetro de la bobina al cambiar la precisión. En este sentido, tiene la ventaja de superar al giroscopio mecánico y al giroscopio láser, y sus diferentes productos de precisión son más fáciles de lograr, lo cual es el requisito inevitable de la aplicación práctica del giroscopio de fibra óptica.
(4) Escala de producción. La reducción de costos es también una de las condiciones previas para que los usuarios acepten el giroscopio de fibra óptica. La escala de producción de varios componentes puede promover eficazmente la reducción de los costos de producción, especialmente para los giroscopios de fibra óptica de precisión media y baja.

3.Resumen