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全球最小的微型光学陀螺仪研发成功 体积仅常规设备的1/500

类别:科研焦点      出处:阿仪网      发布于:2018-11-01 15:50:06 | 109 次阅读

导读:陀螺仪是帮助车辆、无人机、可穿戴设备等明确其在三维空间中方向的设备。光学陀螺仪借助“萨格纳克效应”(Sagnac Effect)来获得高精度。该效应以法国物理学家乔治斯·萨格纳克的名字命名,可用于计算方向。

    随着光学陀螺仪越来越小,其捕获萨格纳克效应的信号也越来越弱,检测运动变得越来越困难,因而成为光学陀螺仪小型化之路上的“拦路虎”。

    近日,加州理工宣布了由 Ali Hajimiri 带头研发、全球最小的微型光学陀螺仪,体型仅为常规设备的 1/500 。虽然陀螺仪在手持式电子设备、可穿戴设备上更为常见。但它也可用作车辆或飞行器的方向稳定性组件,有望让未来的无人机功能更强大、价格更便宜。

    通常情况下,陀螺仪会配备质量相同、但振荡和移动方向相反的两个内部组件。传感器能够检测这些质量上“力的变化”,从而计算出设备的姿态。

    然而机械部件的缺点是,在设备快速移动的时候,其灵敏度会大幅降低。而这,正是光学陀螺仪能派上用场的地方。

    因为没有移动部件,所以光学陀螺仪的灵敏度和准确度都很高。但由于成本高昂,通常只被最需要精确导航的平台所使用,比如飞机、潜艇、洲际弹道导弹、以及空中和水上无人机。

    当前市面上最好的光学陀螺仪,大小与一个高尔夫球差不多。但加州理工的研究团队,已经成功地将它微缩到比一粒米还小。

    昆士兰大学无人机高级讲师兼研究员 Pauline Pounds 在接受 TNW 采访时称,这项进展有望大幅降低光学陀螺仪的成本,对诸多领域产生显著的影响。

    此前的微型无人机,只能用上低精度的传感器,因此对惯性运动的感知较差。不过现在,随着光学陀螺仪体积的缩小,可以显著促进这方面的发展。

    此外,这项技术还能延伸至加速度传感器,让基于芯片的导航推算更加精准。这是基于距离检测物体位置的能力,而不像 GPS 那样需要用到天文定位。

    最后,光学陀螺仪的尺寸缩小,有望在未来推动手机动作感应、以及相机防抖等应用。


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