МЭМС-гироскоп — это гироскоп третьего поколения, который имеет небольшие размеры, низкое энергопотребление, низкую стоимость и может производиться серийно. Гироскоп — это устройство для определения и поддержания направления, основанное на теории сохранения углового момента. В 1850 году французский физик Леон Фуко в процессе изучения вращения Земли обнаружил явление, то есть быстро вращающийся ротор из-за инерции заставляет ось вращения всегда указывать в фиксированном направлении, он назвал это устройство гироскопом, и предложил применение гироскопа, первого гироскопа, который помогал корпусу сохранять устойчивость при навигации. В 1923 году немецкий математик Шулер предложил знаменитый принцип настройки Шулера, благодаря которому гироскоп применяется в инерциальной навигационной системе.
В этой статье будет объяснена история развития гироскопов, которые можно разделить на три поколения по разным принципам.
История развития гироскопа
Гироскоп представляет собой своего рода датчик с прецессией и фиксированной осью, который может быть чувствителен к изменениям угла наклона и угловой скорости носителя и способен решать измерительные задачи в любых условиях. Поэтому он широко используется в авиации, авиационной, аэрокосмической и других областях. Из 20 века
Гироскопы, широко используемые с начала до настоящего времени, можно разделить на три поколения: первое поколение гироскопов также известно как механические гироскопы, принцип конструкции основан на основных принципах механики, типичные гироскопы представляют собой жидкостные плавающие гироскопы, электростатические гироскопы. , гироскопы динамической настройки и др.; Принцип конструкции гироскопов второго поколения основан на эффекте Саньяка атомов, типичными изделиями являются лазерные гироскопы, оптоволоконные гироскопы и т. д. Третье поколение гироскопов — МЭМС -гироскоп , основной принцип — эффект вибрации Кориолиса.
1. История первого поколения гироскопов
1.1 Жидкостный поплавковый гироскоп
Жидкостный плавающий гироскоп — это разновидность гироскопа, в котором используется принцип Архимеда для преодоления силы тяжести за счет плавучести жидкости высокой плотности, что позволяет разгрузить опорный подшипник. Его основной принцип работы заключается в следующем: сначала поплавок заполняется инертным газом, затем ротор гироскопа герметизируется этими газами, а поплавковый шарик подвешивается во фтористом масле, когда статический баланс очень велик. Точная и контрольная температура достигает определенного уровня, плавучесть жидкости и сила тяжести будут компенсировать друг друга, система будет поддерживать баланс, а момент трения на подшипнике станет очень малым, поэтому ошибка дрейфа жидкостного плавающего гироскопа очень мала .
1.2 Электростатический гироскоп
Электростатический гироскоп, также называемый электростатическим опорным гироскопом, представляет собой гироскоп со сферическим ротором. Его особенностью является то, что использование сильного электрического поля в сверхвысоком вакууме создаст поддерживающую силу, заменяющую механический подшипник, так что в системе почти нет механических контактных частей, поэтому ошибка дрейфа электростатического гироскопа также очень велика. небольшой, а точность высокоточного электростатического гироскопа может достигать 10-6 (°)/ч (величина).
1.3 Гироскоп с настройкой мощности
Динамически настраиваемый гироскоп, также известный как гибкий гироскоп, представляет собой гироскоп, поддерживаемый гибким шарниром, состоящим из двух пар ортогональных торсионов и балансировочной рамы через ротор гироскопа, который широко используется в навигационной аппаратуре. Основной принцип заключается в использовании двух пар ортогональных торсионов и рамы балансировочного кольца, динамический эффект заставляет систему генерировать отрицательный упругий момент, а упругий торсион будет создавать положительный момент, после того как они компенсируют друг друга, ротор будет находиться в состоянии равновесия, тем самым уменьшая погрешность дрейфа гироскопа.
2. История развития гироскопа второго поколения.
2.1 Лазерный гироскоп
Лазерный гироскоп — это разновидность гироскопа, основанного на эффекте Саньяка, в основе которого лежит двунаправленный лазер бегущей волны. Эффект Саньяка заключается в том, что если два луча света в противоположных направлениях испускаются по одному и тому же оптическому пути, то, когда два луча света сойдутся в одном месте, возникнет разность оптических путей. Когда характеристики двух лучей света одинаковы, размер оптической разности хода положительно коррелирует с угловой скоростью вращения, что делает лазерный гироскоп чувствительным.
Ощутите угловую скорость вращения, чтобы завершить измерение.
2.2 Волоконно-оптический гироскоп
Волоконно-оптический гироскоп — это разновидность гироскопа, основанная на эффекте Саньяка атомов и катушки оптоволокна. По сравнению с лазерным гироскопом отличие состоит лишь в том, что оптоволоконный гироскоп распространяется по оптоволокну, а каналом распространения лазерного гироскопа является резонансный резонатор. Волоконно-оптический гироскоп также широко используется в самолетах, кораблях, тактическом оборудовании, имеет хорошие характеристики гироскопа.
3. История развития гироскопа третьего поколения.
В последние годы MEMS-гироскоп развивался очень быстрыми темпами, он основан на том, что вибрационный объект может определять угловую скорость этой характеристики и в сочетании с микронной/нанотехнологической конструкцией гироскопа имеет очень широкую перспективу применения и пространство для развития. широко обеспокоены в мире.
Гироскоп MEMS родился в 1980-х годах, типичными продуктами являются гироскоп MEMS серии Honeywell HG, гироскоп Arnaud Semiconductor ADI16136 и так далее. Из-за большой ошибки дрейфа МЭМС-гироскопа ранее он использовался в области низкоточной навигации, а теперь технология более зрелая, все больше и больше методов устранения ошибок, МЭМС-гироскоп также применяется в области высокой точности. .
MEMS, как последнее поколение гироскопов, стало эталоном на рынке и в The Times, и многие отрасли предпочитают использовать гироскопы MEMS для замены других гироскопов, поскольку гироскопы MEMS имеют много преимуществ, таких как небольшой размер, низкая стоимость, простота производства. и индустриализация. Гироскоп MEMS также был расширен с предыдущего потребительского уровня до текущего уровня навигации и потребительского уровня, гироскоп MEMS навигационного уровня может применяться в областях более высокой точности, таких как дроны, аэрокосмическая промышленность, бурение и т. д., в то время как точность тактического уровня Гироскоп MEMS находится немного ниже уровня навигации, подходит для не очень строгих требований к точности и требует контроля затрат. Например, ЭР-МГ2-50/100 и ЭР-МГ2-300/400 представляют собой МЭМС-гироскопы навигационного класса, но они являются гироскопами для определения севера для наземной навигации и гироскопами воздушной/морской навигации соответственно.
Заключение
В этой статье представлены 6 видов гироскопов, анализируется принцип их работы и подробно описывается MEMS-гироскоп. Надеюсь, вы сможете понять, как работает MEMS-гироскоп, благодаря этой статье. Если вы хотите узнать больше о MEMS-гироскопах , свяжитесь с нами.
https://www.ericcointernational.com/application/mems-gyroscope-the-third-generation-of-gyroscopes-is-leading-the-way.html
