fbpx
Назад

Гироскопы

Принцип действия и преимущества электронно-оптических гироскопов

Гироскопом называется прибор, позволяющий ориентироваться в пространстве независимо от внешних факторов, т.е. с его помощью можно определять направление движения и местоположение объекта, опираясь на инерциальную систему отсчёта. Гироскоп является главной частью любой навигационной системы. Благодаря развитию современных технологий, появились и электронно-оптические гироскопы, принцип действия которых основан на эффекте Саньяка. Электронно-оптические гироскопы обладают несколькими неоспоримыми преимуществами:

Самыми точными из оптических гироскопов являются кольцевые лазерные гироскопы. Такой гироскоп представляет собой кольцевой резонатор, состоящий из нескольких зеркал, по которому в противоположных направлениях распространяются два луча. При прохождении контура резонатора, встречные волны затрачивают разное время на преодоление оптического пути, создавая разность фаз, измеряя которую, можно определить направление движения резонатора и ряд других характеристик.

Похожим образом устроены и волоконно-оптические гироскопы, в которых используется низкокогерентный источник света, проходящий через световод большой длины (оптоволоконная катушка). Интерференционные волоконно-оптические гироскопы несколько уступают по точности измерения лазерным, однако имеют меньший размер и более низкую стоимость, поэтому именно они получили наибольшее распространение. 

Типы электронно-оптических гироскопов и особенности их применения

Электронно-оптические гироскопы различаются по количеству осей (степеней свободы), по которым происходят измерения угловых скоростей. Их может быть от одной до четырёх.

Главная сфера применения оптических гироскопов – это различные средства электронной навигации, прежде всего это цифровые компасы и инерциальные навигационные системы (ИНС). Также электронно-оптические гироскопы часто применяются для высокоточной гиростабилизации разных аппаратных устройств.

Благодаря цифровому интерфейсу управления, оптические гироскопы могут применятся совместно с другими электронно-измерительными приборами, такими, например, как цифровые инклинометры, акселерометры и магнитометры. 

МЭМС гироскопы

В последние годы, по мере развития микроэлектроники, получили широкое распространение МЭМС гироскопы, устройство которых представляет собой кремниевую микроэлектромеханическую систему.

Действие вибрационных МЭМС гироскопов основано на эффекте силы Кориолиса, которая оказывает воздействие на кремниевое кольцо, находящиеся внутри оболочки гироскопа. Это воздействие вызывает микроколебания кольца, которые фиксируются преобразователями, переводящими их в показатели пропорциональные угловой скорости. Дальнейшая передача сигнала происходит с помощью интегральной микросхемы гироскопа (ASIC).

Хорошие перспективы внедрения МЭМС датчиков обусловлены их высокой надежностью и стабильностью показаний в достаточно жестких условиях работы (перепады температур, удары, влажность, вибрация, электромагнитные и высокочастотные помехи). Совокупность данных преимуществ побуждает производителей систем для различных сфер применения (от авиа - и автомобилестроения до мобильной техники) использовать в своих разработках те или иные МЭМС сенсоры.