МЭМС-гироскоп VS FOG: в чем разница между ними?

МЭМС-гироскоп является результатом постоянно обновляющихся технологических инноваций последних лет. По мере проникновения в различные отрасли промышленности он стал прямой угрозой статусу ФОГ. В прошлом в большинстве областей применения использовался FOG, но сейчас все больше и больше отраслей обращаются к использованию MEMS-гироскопа. В чем причина этого явления? Как бы вы выбрали инерционный датчик? В этой статье будут представлены концепции MEMS и FOG, принципы работы, различия и т. д. Я надеюсь, что после прочтения вы получите более четкое представление об этих двух гироскопах.

Что такое МЭМС-гироскоп?

МЭМС — это аббревиатура Micro Electro Mechanical Systems, то есть микроэлектромеханических систем. Эта система основана на микро/нанотехнологиях. Микроэлектромеханические системы могут самостоятельно собирать и обрабатывать данные, а также выводить данные. MEMS — это новая технология, которая развивалась в последние годы и меняет взгляды отрасли и методы работы.

Как работают МЭМС-гироскопы?

Традиционный гироскоп в основном использует принцип сохранения углового момента. Мы можем понимать это как постоянно вращающийся объект. Его ось вращения не меняется и на нее не влияет вращение объекта. По сравнению с принципом работы традиционных гироскопов, гироскоп MEMS сильно отличается. Поскольку МЭМС-гироскопы имеют чиповую основу, их размеры очень малы и создать вращающуюся конструкцию невозможно. Таким образом, МЭМС-гироскоп основан на силе Кориолиса, которая относится к тангенциальной силе, испытываемой вращающимся объектом при радиальном движении. Формулу и принципиальную схему силы Кориолиса можно увидеть на рисунке ниже, поэтому гироскоп MEMS представляет собой устройство, основанное на механических принципах.

Четкая фигура силы Кориолиса относительно MEMS-Ericco

Рисунок 1. Принцип действия и формула силы Кориолиса.

Что такое ТУМАН?

FOG — это аббревиатура оптоволоконного гироскопа. FOG — это гироскоп, использующий эффект Саньяка. Поскольку FOG основан на оптических принципах, в отличие от традиционных гироскопов, которые полагаются на момент импульса ротора для определения углового движения, FOG также определяется как негироскопический датчик углового движения.

Как работает ТУМАН?

На основе эффекта Саньяка, когда кольцевой путь света вращается в инерционном пространстве вокруг оси, перпендикулярной плоскости пути света, возникает оптическая разность хода между двумя столбцами световых волн, распространяющимися противоположно по пути света из-за инерционного движения. световых волн, что приводит к когерентности двух лучей. Интерференция световых волн. Существует определенная внутренняя связь между разностью фаз, соответствующей разности оптических путей, и угловой скоростью вращения. Путем мониторинга и демодуляции сигнала интенсивности интерференционного света можно определить угловую скорость вращения. На рисунке ниже мы можем увидеть формулу расчета ВОГ. Где «A=πR2» — площадь кругового пути света, а «c» — скорость света в вакууме.

Основной принцип работы оптоволоконного гироскопа Ericco

Формула оптоволоконного гироскопа-Эрикко

Рисунок 2. Принцип работы и формула оптоволоконного гироскопа.

FOG постепенно заменил устаревший RLG (кольцевой лазерный гироскоп) и стал основным продуктом рынка. Причина в том, что FOG более совершенен, меньше RLG и имеет более высокую точность. Например, нефтяная, аэрокосмическая, горнодобывающая и другие отрасли используют FOG, и FOG может предоставить им очень точные данные. Но появление MEMS-гироскопа пошатнуло позиции FOG на рынке. Потому что по сравнению с FOG, MEMS-гироскопы также имеют множество преимуществ.

Каковы преимущества МЭМС как новой технологии по сравнению с этими двумя гироскопами?

1. Меньший размер и меньший вес

МЭМС-гироскопы претерпели поэтапные изменения по сравнению с FOG. МЭМС-гироскопы выглядят как чипсы и имеют размер ногтя, если положить их на руку. Это больше подходит для различных отраслей промышленности, например, для изготовления зондовых трубок специальной формы, необходимых в области нефтяного каротажа. Трубки зондов очень тонкие, и их необходимо удлинять под землей. Это невозможно для FOG, и для достижения этой цели можно полагаться только на небольшие и легкие MEMS-гироскопы. Другим примером является то, что IMU (инерциальные единицы измерения) широко используются в различных областях, особенно в аэрокосмической сфере. Требуются все меньшие и меньшие IMU, а для удовлетворения этого спроса требуются гироскопы меньшего размера. Все MEMS-гироскопы Ericco имеют размеры 11x11x2 мм.

1. Низкое энергопотребление

Благодаря своим небольшим размерам МЭМС-гироскопы имеют более низкое энергопотребление и потребляют меньше энергии, чем ВОГ.

1. Низкая стоимость

Из-за небольшого размера себестоимость производства ниже, чем у FOG, что делает его более подходящим для массового производства. Это очень подходящий выбор для отраслей и компаний, которым необходимо контролировать расходы.

1. Хорошая надежность

MEMS обладает высокой ударопрочностью и может работать в очень суровых условиях. Например, в горнодобывающей и лесозаготовительной отраслях условия труда очень тяжелые, ноt МЭМС-гироскопы могут удовлетворить такие рабочие требования.

1. Диапазон измерений по-прежнему очень хорош.

Гироскоп MEMS, как и FOG, будет относиться к таким значениям, как диапазон измерения и стабильность смещения, но MEMS больше относится к диапазону измерения, нестабильности смещения и угловому случайному блужданию. Например, высокопроизводительный MEMS-гироскоп ER-MG2-50/100 North Seeking специально разработан для наземной навигации. Диапазон измерений может достигать 50–100 град/с, нестабильность смещения 0,01–0,02°/ч и угловое случайное блуждание 0,0025–0,005°/√ч.

В прошлом гироскопы MEMS не подходили для сравнения с FOG, поскольку технология была незрелой, а значения во всех аспектах не могли достичь уровня FOG. Однако с ростом развития науки и техники каждый день постоянно внедряются новые технологии. МЭМС-гироскопы постепенно становятся сравнимы с ВОГ. Идя в ногу друг с другом и имея преимущества, которых нет у FOG, они стали существами, способными конкурировать с FOG на рынке.

Надеюсь, у вас будет базовое и четкое представление о технологиях MEMS и FOG. В этой статье представлена лишь часть знаний о MEMS и FOG. Если вы хотите узнать больше о MEMS и FOG, вы можете найти что-то полезное в разделе «Больше технических вопросов». Если вы заинтересованы в продуктах, вы можете нажать «Продукты в статье». По любым вопросам, пожалуйста, оставьте свое мнение в разделе «Задать вопрос» ниже.