微型光纖陀螺

光纖陀螺的基本工作原理來自Sagnac效應(yīng)。Sagnac效應(yīng)是相對于慣性空間轉(zhuǎn)動的閉環(huán)光路中斷傳播光的一種普遍的相關(guān)效應(yīng)，即在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相同的光，以互為相反的方向傳輸并后匯聚到同一探測點(diǎn)；若繞垂直于閉合光路所在平面的垂線，相對慣性空間存在著旋轉(zhuǎn)角速度，則正、反兩束光走過的光程不等，產(chǎn)生光程差。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比，優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài)，沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件，壽命長，動態(tài)范圍大，瞬時啟動，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕。與激光陀螺儀相比，光纖陀螺儀沒有閉鎖問題，也不用在石英塊精密加工出光路，成本低。

與機(jī)電陀螺或激光陀螺相比，光纖陀螺具有如下特點(diǎn)：(1)零部件少，儀器牢固穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗沖擊和抗加速運(yùn)動的能力；(2)繞制的光纖較長，使檢測靈敏度和分辨率比激光陀螺儀提高了好幾個數(shù)量級；(3)無機(jī)械傳動部件，不存在磨損問題，因而具有較長的使用壽命；(4)易于采用集成光路技術(shù)，信號穩(wěn)定，微型光纖陀螺，且可直接用數(shù)字輸出，并與計(jì)算機(jī)接口聯(lián)接；(5)通過改變光纖的長度或光在線圈中的循環(huán)傳播次數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同的精度，并具有較寬的動態(tài)范圍；(6)相干光束的傳播時間短，因而原理上可瞬間啟動，無需預(yù)熱；(7)可與環(huán)形激光陀螺一起使用，構(gòu)成各種慣導(dǎo)系統(tǒng)的傳感器，尤其是捷聯(lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的傳感器；(8)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低，體積小、重量輕。

微型光纖陀螺產(chǎn)品零偏穩(wěn)定性小于等于0.015°/h（10s平滑），響應(yīng)頻帶寬、±5V直流電源供電、功率小于5W，采用RS422數(shù)字通信方式，便于用戶使用，是取代傳統(tǒng)機(jī)械陀螺的理想慣性器件。應(yīng)用領(lǐng)域：高精度慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、定位定向系統(tǒng)、姿態(tài)測量系統(tǒng)、伺服穩(wěn)定系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用。

光纖陀螺儀是通過薩格納效應(yīng)工作的，薩格納效應(yīng)就是在一個封閉光路里，有一個光源，發(fā)出兩個相反的方向的光線，交匯到一個監(jiān)測點(diǎn)，會產(chǎn)生干涉。如果產(chǎn)生豎直于封閉光路所在平面的慣性空間的角速度，那么沿相反方向傳播的光線會出現(xiàn)光程差，這個光程差值和上述角速度成正比。通過光程差與相位差以及光程差與角速度的關(guān)系，檢測相位差，從而計(jì)算得角速度。這樣便得到了物體的角速度與方位變化。微型光纖陀螺具備輕小型、高精度、快啟動、寬帶寬、長期性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。在應(yīng)用過程中，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐沖擊；檢測靈敏度和分辨力高；動態(tài)范圍極寬；壽命長，信號穩(wěn)定可靠。

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