Преимущества кремниево-фотонного гироскопа
Принцип работы кремниевого оптического гироскопа такой же, как и у традиционного волоконно-оптического гироскопа, но степень интеграции выше. Кремниево-фотонный гироскоп объединяет разветвитель, источник света SLD, фотоприемник и поляризатор в волоконно-оптическом гироскопе на кристалле. Гарантируя неизменность точности и производительности, гироскоп обладает преимуществами миниатюризации и низкой стоимостью. Производство кремниево-фотонных гироскопов также упрощается, что обеспечивает высокую эффективность массового производства, хорошую стабильность и низкую стоимость.
Преимущества
- Кремниево-фотонный гироскоп - это самый маленький и легкий твердотельный оптический гироскоп с низким уровнем шума, нулевым дрейфом и высокой производительностью. Он обеспечивает высокоточный и надежный вывод инерционных параметров в суровых условиях, включая: удары, вибрацию, температурные перепады и отказ GPS).
- Кремниево-фотонный гироскоп, как и волоконно-оптический гироскоп, представляет собой полностью твердотельное устройство. В нем нет движущихся частей, таких как в МЭМС, и он не изнашивается со временем, как МЭМС. В случае кремниевого-фотонного гироскопа с бескомпенсированной оптикой, преимущества его принципа работы делают его более стабильным при нулевом смещении, его производительность может поддерживаться в течение длительного времени, а повторяемость многократных включений выше, поэтому нет необходимости в повторной калибровке.
Сравнение трех технологий гироскопов
МЭМС - это, по сути, то же самое, что механический гироскоп, с движущимися частями внутри, и в механизме есть врожденные дефекты, которые в основном проявляются в трех показателях производительности изделия:
- Нулевое смещение больше, чем у оптического волокна, что в 10 раз превышает стабильность нулевого смещения.
- Из-за внедрения большого количества алгоритмов компенсации ошибок внутри устройства, долгосрочная стабильность датчика низка.
Волоконно-оптические гироскопы в настоящее время являются основным вспомогательным оборудованием, и на их долю приходится более 60% отечественной техники. Благодаря своим техническим характеристикам они могут быть откалиброваны на срок до 15 лет. У них нет недостатков, упомянутых у МЭМС, и они обладают преимуществами более высокой производительности и надежности. По мере развития индустрии оптической связи, стоимость волоконно-оптических гироскопов снижается с каждым годом. Однако, по сравнению с МЭМС, они отличаются большим энергопотреблением, большими габаритами и более высокой стоимостью.
Кремниево-фотонный гироскоп в принципе сохраняет преимущества волоконно-оптического гироскопа и может быть откалиброван на срок до 15 лет. Он уступает по производительности волоконно-оптическому гироскопу, но потребляет меньше энергии и имеет меньшие размеры. Поскольку кремниево-фотонный гироскоп основан на волоконно-оптической системе, дискретные устройства интегрированы в один и тот же кремниево-оптический чип, что сокращает количество промежуточных звеньев, требующих ручной сборки. Кремниево-фотонный гироскоп не только обладает преимуществами высокой точности, высокой производительности, высокой надежности, но и сочетает в себе преимущества небольших размеров, низкого энергопотребления и низкой стоимости, равной MEMS, что представляет собой будущее направление развития высокопроизводительных инерциальных датчиков.
Рис.1 «Расположение катушек в кремниево-фотонном гироскопе»
