វិស្វករបានបង្កើតឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពន្លឺតូចបំផុតរបស់ពិភពលោក ដែលអាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលយ៉ាងងាយស្រួលទៅក្នុងបច្ចេកវិទ្យាទំនើបចល័តតូចបំផុត។
Gyroscopes គឺជារឿងធម្មតានៅក្នុងគ្រប់បច្ចេកវិទ្យាដែលយើងប្រើប្រាស់ក្នុងសម័យបច្ចុប្បន្ន។ Gyroscopes ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងយានជំនិះ យន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក និងឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកដូចជាទូរសព្ទចល័ត និងឧបករណ៍ពាក់ព្រោះវាជួយដឹងពីការតំរង់ទិសត្រឹមត្រូវនៃឧបករណ៍នៅក្នុងលំហបីវិមាត្រ (3D)។ ដើមឡើយ gyroscope គឺជាឧបករណ៍នៃកង់ដែលជួយឱ្យកង់វិលយ៉ាងលឿននៅលើអ័ក្សក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នា។ ស្តង់ដារមួយ។ អុបទិក gyroscope មានសរសៃអុបទិកស្ពូលដែលមានពន្លឺឡាស៊ែរជីពចរ។ វាដំណើរការក្នុងទិសទ្រនិចនាឡិកា ឬច្រាសទ្រនិចនាឡិកា។ ផ្ទុយទៅវិញ gyroscopes សម័យទំនើបគឺជាឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា ឧទាហរណ៍នៅក្នុងទូរស័ព្ទដៃមានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាមីក្រូអេឡិចត្រូនិច (MEMS) មានវត្តមាន។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទាំងនេះវាស់ស្ទង់កម្លាំងដែលធ្វើសកម្មភាពលើអង្គធាតុពីរនៃម៉ាស់ដូចគ្នា ប៉ុន្តែដែលកំពុងវិលក្នុងទិសដៅពីរផ្សេងគ្នា។
ឥទ្ធិពល Sagnac
ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាទោះបីជាឥឡូវនេះត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយមានភាពប្រែប្រួលមានកម្រិតហើយដូច្នេះ gyroscopes អុបទិក ត្រូវការ។ ភាពខុសគ្នាដ៏សំខាន់មួយគឺថា gyroscopes អុបទិកអាចអនុវត្តការងារស្រដៀងគ្នា ប៉ុន្តែដោយគ្មានផ្នែកដែលអាចចល័តបាន និងជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវជាង។ នេះអាចសម្រេចបានដោយឥទ្ធិពល Sagnac ដែលជាបាតុភូតអុបទិកដែលប្រើទ្រឹស្ដីនៃទំនាក់ទំនងទូទៅរបស់អែងស្តែង ដើម្បីរកឃើញការផ្លាស់ប្តូរក្នុងល្បឿនមុំ។ កំឡុងពេលឥទ្ធិពល Sagnac ធ្នឹមនៃពន្លឺឡាស៊ែរត្រូវបានបំបែកទៅជាធ្នឹមឯករាជ្យពីរ ដែលឥឡូវនេះធ្វើដំណើរក្នុងទិសដៅផ្ទុយគ្នាតាមបណ្តោយផ្លូវរាងមូលដែលនៅទីបំផុតជួបនឹងឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺមួយ។ វាកើតឡើងលុះត្រាតែឧបករណ៍នេះឋិតិវន្ត ហើយភាគច្រើនដោយសារតែពន្លឺធ្វើដំណើរក្នុងល្បឿនថេរ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើឧបករណ៍កំពុងបង្វិល ផ្លូវនៃពន្លឺក៏ត្រូវបានបង្វិល ដែលបណ្តាលឱ្យធ្នឹមពីរដាច់ដោយឡែកពីគ្នាទៅដល់ឧបករណ៍ចាប់ពន្លឺនៅពេលវេលាផ្សេងគ្នា។ ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលនេះត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពល Sagnac ហើយភាពខុសគ្នានៃការធ្វើសមកាលកម្មនេះត្រូវបានវាស់ដោយ gyroscope និងប្រើដើម្បីគណនាការតំរង់ទិស។
ឥទ្ធិពល Sagnac មានភាពរសើបខ្លាំងចំពោះសំលេងរំខាននៅក្នុងសញ្ញា ហើយសំលេងរំខានជុំវិញដូចជាការប្រែប្រួលកំដៅតូច ឬរំញ័រអាចរំខានដល់ធ្នឹមនៅពេលពួកគេធ្វើដំណើរ។ ហើយប្រសិនបើ gyroscope មានទំហំតូចជាងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ នោះវាងាយនឹងមានការរំខាន។ Optical gyroscopes មានប្រសិទ្ធភាពជាងប៉ុន្តែវានៅតែជាបញ្ហាប្រឈមមួយក្នុងការកាត់បន្ថយទំហំ gyroscopes អុបទិក ពោលគឺកាត់បន្ថយទំហំរបស់វា ពីព្រោះនៅពេលដែលពួកវាកាន់តែតូច សញ្ញាដែលបញ្ជូនពីឧបករណ៍ចាប់សញ្ញារបស់ពួកគេក៏ចុះខ្សោយ ហើយបន្ទាប់មកបាត់បង់សំលេងរំខានដែលបង្កើតឡើងដោយការខ្ចាត់ខ្ចាយទាំងអស់។ ពន្លឺ។ នេះបណ្តាលឱ្យ gyroscope កាន់តែលំបាកក្នុងការរកឃើញចលនា។ សេណារីយ៉ូនេះបានដាក់កម្រិតលើការរចនានៃ gyroscopes អុបទិកតូចជាង។ gyroscope តូចបំផុតដែលមានដំណើរការល្អគឺយ៉ាងហោចណាស់ទំហំនៃកូនហ្គោល ហើយដូច្នេះវាមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ឧបករណ៍ចល័តតូចៗទេ។
ការរចនាថ្មីសម្រាប់ gyroscope តូចមួយ
អ្នកស្រាវជ្រាវនៅវិទ្យាស្ថានបច្ចេកវិទ្យាកាលីហ្វ័រញ៉ាសហរដ្ឋអាមេរិកបានរចនាឧបករណ៍អុបទិក gyroscope ដែលមានសំលេងរំខានទាបបំផុតដែលប្រើឡាស៊ែរជំនួសឱ្យឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា MEMS ហើយទទួលបានលទ្ធផលស្មើគ្នា។ ការសិក្សារបស់ពួកគេត្រូវបានបោះពុម្ពនៅក្នុង ធម្មជាតិ Photonics. ពួកគេបានយកបន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុនតូចមួយទំហំ 2 ម.ម ហើយបានដំឡើងឆានែលនៅលើវាដើម្បីដឹកនាំពន្លឺ។ ឆានែលនេះជួយណែនាំពន្លឺឱ្យធ្វើដំណើរគ្រប់ទិសទីជុំវិញរង្វង់មួយ។ វិស្វករបានលុបសំលេងរំខានទៅវិញទៅមកដោយពង្រីកផ្លូវនៃកាំរស្មីឡាស៊ែរដោយប្រើថាសពីរ។ នៅពេលដែលផ្លូវនៃធ្នឹមកាន់តែវែង បរិមាណនៃសំលេងរំខានត្រូវបានបញ្ចេញជាលទ្ធផលដែលនាំឱ្យមានការវាស់វែងត្រឹមត្រូវនៅពេលដែលធ្នឹមទាំងពីរជួបគ្នា។ វាអនុញ្ញាតឱ្យប្រើឧបករណ៍តូចជាង ប៉ុន្តែនៅតែរក្សាបានលទ្ធផលត្រឹមត្រូវ។ ឧបករណ៍នេះក៏បញ្ច្រាសទិសដៅនៃពន្លឺផងដែរ ដើម្បីជួយក្នុងការលុបចោលសំលេងរំខាន។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា gyro ប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតនេះត្រូវបានគេហៅថា XV-35000CB ។ ការអនុវត្តប្រសើរឡើងត្រូវបានសម្រេចដោយវិធីសាស្ត្រ 'ការបង្កើនភាពប្រែប្រួលទៅវិញទៅមក' ។ Reciprocal មានន័យថាវាប៉ះពាល់ដល់ធ្នឹមឯករាជ្យពីរក្នុងលក្ខណៈដូចគ្នា។ ឥទ្ធិពល Sagnac គឺផ្អែកលើការរកឃើញនៃការផ្លាស់ប្តូររវាងធ្នឹមទាំងពីរនេះ ខណៈដែលពួកវាកំពុងធ្វើដំណើរក្នុងទិសដៅផ្ទុយគ្នា ហើយនេះស្មើនឹងការមិនគ្នាទៅវិញទៅមក។ ពន្លឺធ្វើដំណើរតាមរយៈមគ្គុទ្ទេសក៍រលកអុបទិកខ្នាតតូច ដែលជាបំពង់តូចៗដែលផ្ទុកពន្លឺស្រដៀងនឹងខ្សែក្នុងសៀគ្វីអគ្គិសនី។ ភាពមិនល្អឥតខ្ចោះណាមួយនៅក្នុងផ្លូវអុបទិកឬការជ្រៀតជ្រែកពីខាងក្រៅនឹងប៉ះពាល់ដល់ធ្នឹមទាំងពីរ។
ការបង្កើនភាពប្រែប្រួលទៅវិញទៅមក ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវអនុបាតសញ្ញាទៅសំលេងរំខាន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យ gyroscope អុបទិកនេះត្រូវបានដាក់បញ្ចូលទៅក្នុងបន្ទះឈីបតូចមួយដែលប្រហែលជាទំហំប៉ុនចុងម្រាមដៃ។ gyroscope ដ៏តូចនេះមានទំហំតូចជាងឧបករណ៍ដែលមានស្រាប់យ៉ាងហោចណាស់ 500 ដង ប៉ុន្តែអាចរកឃើញការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលដោយជោគជ័យ តូចជាងប្រព័ន្ធបច្ចុប្បន្ន 30 ដង។ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញានេះអាចត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងប្រព័ន្ធដើម្បីកែតម្រូវការញ័ររបស់កាមេរ៉ា។ ឥឡូវនេះ gyroscopes គឺមិនអាចខ្វះបានក្នុងវិស័យផ្សេងៗគ្នា ហើយការស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្នបង្ហាញថា gyroscopes អុបទិកតូចជាងគឺអាចធ្វើទៅបានក្នុងការរចនា ទោះបីជាវាអាចត្រូវការពេលវេលាខ្លះសម្រាប់ការរចនាមន្ទីរពិសោធន៍នេះដើម្បីឱ្យមានពាណិជ្ជកម្ម។
***
{អ្នកអាចអានឯកសារស្រាវជ្រាវដើមដោយចុចលើតំណ DOI ដែលបានផ្តល់ឱ្យខាងក្រោមនៅក្នុងបញ្ជីប្រភពដែលបានដកស្រង់}
ប្រភព (នានា)
Khial PP et al 2018. Nanophotonic optical gyroscope with the reciprocal sensitivity improvements. ធម្មជាតិ Photonics. ៥(១០)។ https://doi.org/10.1038/s41566-018-0266-5
***
