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»
