ابداع ژیروسکوپ کوچک تر از یک دانه برنج

ابزارهای الکترونیکی در داخل دستگاه های مصرفی امروزی، روز به روز در حال کوچکتر شدن هستند. ژیروسکوپ ها نیز از این قاعده مستثنی نیستند. ژیروسکوپ ها برای کمک به دستگاه های مختلف در شناسایی موقعیت خود در فضای سه بعدی استفاده می شوند. اکنون دانشمندان موسسه فناوری کالیفرنیا(Caltech) راهی برای کوچکتر کردن این ژیروسکوپ ها، حتی کوچکتر از یک دانه برنج پیدا کرده اند.

اگر امیدوارید گوشی بعدی شما راحت تر در جیب تان قرار بگیرد و خوش دست تر شود، ابداع محققان موسسه کالیفرنیا یکی از نوآوری هایی است که ممکن است به این مهم کمک کند. تیم سازنده می گوید به رغم کاهش 500 برابری اندازه این ژیروسکوپ، کارایی آن 30 برابر بیشتر شده است. 

گجت های پوشیدنی امروزی، گوشی های هوشمند و پهپادها از حسگرهای میکروالکترومکانیکی(MEMS) به عنوان ژیروسکوپ استفاده می کنند تا بتوانند چگونگی چرخش آنها را دریابند. اینکه صفحه نمایش گوشی شما چگونه می داند که از حالت عمودی به حالت افقی تغییر کند، نتیجه تاثیر همین ژیروسکوپ است.

این ژیروسکوپ های الکترونیکی بسیار کوچکتر از چرخ های دواری هستند که اولین مدل ها از ژیروسکوپ را تشکیل می دادند، اما آنها همیشه به دقت آن مدل های قدیمی کار نمی کنند.

همین موضوع منجر به توسعه ژیروسکوپ های نوری شد که از پرتوهای شکسته ای از نور برای گرفتن حالت یاتاقانی خود استفاده می کنند. چیزی که به عنوان اثر سایناک(Sagnac)  شناخته می شود. اثر سایناک یا تداخل سایناک پدیده ای است که در تداخل سنجی حاصل از چرخش روی می دهد. در حالی که ژیروسکوپ های نوری باعث بهبود دقت می شوند، تا به حال کوچکتر از توپ های گلف نبوده اند و این موضوع منجر به تحقیق جدیدی از سوی دانشمندان موسسه فناوری کالیفرنیا(Caltech) شد که از یک تکنیک به نام «افزایش حساسیت متقابل» استفاده کنند تا ژیروسکوپ های نوری را به طور چشمگیری کوچکتر کنند.

اثر سایناک با شناسایی تغییرات بسیار کم در شکست دو پرتو نور از یک منبع کار می کند. این تفاوت ها می تواند توسط ژیروسکوپ رمزگشایی شود تا چرخش و جهت را دریابد.

ترفند محققان این است که برخی از نویزها را از این سیگنال ها بیرون بیاورند و کارایی ژیروسکوپ را بهبود بخشند. کاهش نویز یا افزایش حساسیت به این معنی است که کل سیستم می تواند با سیگنال های ضعیف تر کار کند و این بدان معنی است که همه قطعات را می توان کوچک کرد. همانند هر تحقیقی از این نوع، زمان زیادی صرف رسیدن این تکنولوژی از آزمایشگاه به وسایل حاضر در قفسه فروشگاه های الکترونیکی می شود، اما حداقل ما اکنون می دانیم که چه چیزی در راه است؛ ژیروسکوپ های فوق العاده کوچک که دقیق تر از همیشه هستند.