مبدأ وتصنيف الضباب

مبدأ وتصنيف الضباب

(1) المبدأ

يُعرف مبدأ الضباب في الفيزياء بتأثير ساغناك. في مسار ضوئي مغلق، يتداخل شعاعان ضوئيان من نفس المصدر عند تقاربهما في نفس نقطة الكشف. إذا كان المسار الضوئي المغلق يدور بالنسبة للفضاء المرجعي، فإن الشعاع المنتشر في الاتجاهين الموجب والسالب يُحدث فرقًا في مسار الضوء، يتناسب طرديًا مع سرعة زاوية الدوران العليا. تُحسب سرعة زاوية الدوران باستخدام فرق الطور المقاس بواسطة الكاشف الكهروضوئي.

بحسب المعادلة، كلما زاد طول الألياف، زاد نصف قطر الحركة البصرية، وقصر الطول الموجي البصري، وازداد تأثير التداخل وضوحًا. لذا، كلما زاد حجم الضباب، زادت الدقة. تأثير ساغناك هو في جوهره تأثير نسبي، وهو بالغ الأهمية في تصميم أنظمة التحكم بالرطوبة.
يعتمد مبدأ الضباب على إطلاق شعاع ضوئي من الأنبوب الكهروضوئي، يمر عبر الموصل (يدخل أحد طرفيه ثلاث نقاط توقف). يدخل شعاعان الحلقة باتجاهين مختلفين، ثم يعودان في دورة كاملة ليحدث تراكب متماسك. يعود الضوء إلى الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) ويتم قياس شدته من خلاله. يبدو مبدأ الضباب بسيطًا، لكن الأهم هو كيفية التخلص من العوامل المؤثرة على المسار البصري للشعاعين، وهو ما يمثل تحديًا أساسيًا في صناعة الضباب.

مبدأ الجيروسكوب الليفي البصري

(2) التصنيف

بحسب مبدأ عملها، تُصنّف الجيروسكوبات الليفية البصرية إلى ثلاثة أنواع: الجيروسكوب الليفي البصري التداخلي (I-FOG)، والجيروسكوب الليفي البصري الرنيني (R-FOG)، والجيروسكوب الليفي البصري المُحفّز بتشتت بريلوين (B-FOG). ويُعدّ الجيروسكوب الليفي البصري التداخلي (الجيل الأول من الجيروسكوبات الليفية البصرية) الأكثر تطورًا وانتشارًا حاليًا، حيث يستخدم ملفًا ليفيًا متعدد اللفات لتعزيز تأثير ساغناك. في المقابل، يوفر مقياس التداخل الحلقي ذو الحزمة المزدوجة، والمكوّن من ملف ليفي أحادي النمط متعدد اللفات، دقة عالية، مما يزيد من تعقيد التركيب.
بحسب نوع الحلقة، يمكن تقسيم الضباب إلى ضباب ذي حلقة مفتوحة وجيروسكوب ذي حلقة مغلقة. يتميز جيروسكوب الألياف الضوئية ذو الحلقة المفتوحة (Ogg) ببساطة تركيبه، وانخفاض سعره، وموثوقيته العالية، واستهلاكه المنخفض للطاقة. مع ذلك، يعاني Ogg من ضعف خطية الإدخال والإخراج ونطاق ديناميكي ضيق. لذا، يُستخدم بشكل أساسي كمستشعر زاوية. أما جيروسكوب الألياف الضوئية ذو الحلقة المفتوحة (IFOG) فيعتمد تركيبه الأساسي على مقياس تداخل حلقي مزدوج الحزمة. ونتيجة لذلك، يُستخدم بشكل رئيسي في التطبيقات التي تتطلب دقة منخفضة وحجمًا صغيرًا.
مؤشر أداء الضباب
يستخدم الضباب بشكل أساسي لقياس السرعة الزاوية، وأي قياس يكون فيه خطأ.

(1) الضوضاء

تتركز آلية الضوضاء في الضباب بشكل أساسي في جزء الكشف البصري أو الكهروضوئي، الذي يحدد الحد الأدنى لحساسية الرطوبة القابلة للكشف. في الجيروسكوب الليفي البصري (FOG)، يُعد معامل المشي العشوائي لعرض نطاق الكشف هو المعلمة التي تميز الضوضاء البيضاء الناتجة عن معدل الدوران. في حالة الضوضاء البيضاء فقط، يمكن تبسيط تعريف معامل المشي العشوائي على أنه نسبة استقرار الانحياز المقاس إلى الجذر التربيعي لعرض نطاق الكشف في نطاق ترددي معين.

إذا كانت هناك أنواع أخرى من الضوضاء أو الانحراف، فإننا عادةً ما نستخدم تحليل التباين الخاص بـ Allan للحصول على معامل المشي العشوائي بطريقة مناسبة.

(2) الانحراف الصفري

يتطلب استخدام الضباب حساب الزاوية، ويتم الحصول عليها من خلال تكامل السرعة الزاوية. مع ذلك، يتراكم الانحراف مع مرور الوقت، ويزداد الخطأ تدريجيًا. عمومًا، في التطبيقات التي تتطلب استجابة سريعة (على المدى القصير)، يؤثر التشويش بشكل كبير على النظام. أما في تطبيقات الملاحة (على المدى الطويل)، فإن انعدام الانحراف له تأثير ملحوظ على النظام.

(3) عامل المقياس (عامل المقياس)

كلما كان خطأ عامل المقياس أصغر، كانت نتيجة القياس أكثر دقة.

شركة بكين روفيا للإلكترونيات الضوئية المحدودة، الكائنة في "وادي السيليكون" الصيني - منطقة تشونغ قوان تسون ببكين، هي شركة تقنية متقدمة تُكرّس جهودها لخدمة المؤسسات البحثية والمعاهد والجامعات والباحثين العلميين في الشركات والمؤسسات المحلية والأجنبية. تُعنى شركتنا بشكل أساسي بالبحث والتطوير والتصميم والتصنيع والمبيعات المستقلة للمنتجات الكهروضوئية، وتُقدّم حلولًا مبتكرة وخدمات احترافية مُخصصة للباحثين العلميين والمهندسين الصناعيين. بعد سنوات من الابتكار المستقل، طوّرت الشركة سلسلة غنية ومتكاملة من المنتجات الكهروضوئية، والتي تُستخدم على نطاق واسع في قطاعات البلديات والجيش والنقل والطاقة الكهربائية والمالية والتعليم والطب وغيرها.

نتطلع إلى التعاون معكم!