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光纖陀螺儀
閱讀�9637時間�2011-05-20 13:22:32

  光纖陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體的方位的儀器。當光束在一個環(huán)形的通道中前進時,如果環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度,那么光線沿著通道�(zhuǎn)動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道�(zhuǎn)動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學�(huán)路轉(zhuǎn)動時,在不同的前進方向上,光學環(huán)路的光程相對于環(huán)路在靜止時的光程都會�(chǎn)生變�。利用這種光程的變�,如果使不同方向上前進的光之間產(chǎn)生干涉來測量�(huán)路的�(zhuǎn)動速度,這樣就可以制造出干涉光纖陀�儀,如果利用這種�(huán)路光程的變化來實�(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干�,也就是通過�(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進而測量環(huán)路的�(zhuǎn)動速度,可以制造出諧振式的光纖陀螺儀�

分類

  光纖陀螺儀的分類按照性能和應用的角度可分為速率�、術(shù)級和慣性戰(zhàn)級等3個級�。速率級光纖陀螺已�(jīng)�(chǎn)�(yè)�,主要應用于機器人、下建造隧�、地管道路徑勘測裝置和汽車導航等對精度要求不高的場合。日�、國等國家研制、法生產(chǎn)的這種精度的陀螺儀,已大批量應用到民用�(lǐng)域。戰(zhàn)�(shù)級光纖陀螺具有壽命長、靠性高和成本低等優(yōu)�,可主要用于�(zhàn)�(shù)導彈、程/近中程導彈和商用飛機的姿態(tài)對準參考系�(tǒng)�。慣性級光纖陀螺主要是用于空間定位和潛艇導航,開發(fā)其和研制正逐步走向成熟,國有關(guān)公司和研究機�(gòu)是研�、美生產(chǎn)該級別光纖陀螺的佼佼者,光纖陀螺儀按照不同的分類標�,有不同的分類結(jié)果�

  1、按�(jié)�(gòu)可分為單軸和多軸光纖陀螺,纖陀螺的多軸化正光是其發(fā)展方向之一�

  2、按其回路類型可分為開環(huán)光纖陀螺和閉環(huán)光纖陀螺兩類,開環(huán)光纖陀螺不帶反�,接檢測光輸直出,許多復雜的光學和電路結(jié)�(gòu),有�(jié)�(gòu)簡單�

  3、按工作原理可分為干涉式光纖陀螺、振式光纖陀螺諧制器�

特點

  光纖陀螺儀具有很高的精度和靈敏�?,F(xiàn)在比較先進的光纖陀螺儀已經(jīng)達到0.01�/hr�

  比較典型的光纖陀螺應該具有量程寬,精度�,響應快,靈敏度�,,模擬和�(shù)字輸�,堅固可�,不受電�,震動影響等特點.因此光纖陀螺已成為準確控制,高精度角速度測量的應��

光纖陀螺的基本原理

  各種類型的光纖陀螺,基本原理都是利用Sagnac效應,只是各自所采用的位相或頻率解調(diào)方式不同,或者對光纖陀螺的噪聲補償方法不同而已。根�(jù)Sagnac效應,當一�(huán)形光路在慣性空間繞垂直于光路平面的軸轉(zhuǎn)動時,光路內(nèi)相向傳播的兩列光波之�,因光波的慣性運動而產(chǎn)生光程差,從而導致兩束相�(guān)光波的干�。通過對干涉光強信號的檢測和解�(diào),即可確定旋�(zhuǎn)角速度�

�(guān)鍵技�(shù)

  光纖陀螺儀需要突破的主要技�(shù)為靈敏度消失、噪聲和光纖雙折射引起的漂移�

  1. 靈敏度消失在旋轉(zhuǎn)速率接近零時,靈敏度會消�。這是由于檢測器中的光密度正比于Sagnac相移的余弦量所引起�

  2. 噪聲問題光纖陀螺儀的噪聲是由于瑞利背向散射引起�。為了達到低噪聲,應采用小相干長度的光源�

  3. 光纖雙折射引起的漂移

  如果兩束相反傳播的光波在不同的光路上,就會產(chǎn)生飄移。造成光路長度差的原因,是單模光纖有兩正交偏振�(tài),此兩種偏振�(tài)光波一� 以不同速度傳播。由于環(huán)境影�,使兩正交偏振態(tài)隨機變化�

�(fā)�

  近幾�,光纖陀螺發(fā)展很�,國研制水平已達到中低 精度要求,發(fā)展速度仍然跟不上市場需�,主要是光纖陀螺相�(guān)的光電子器件在技�(shù)和數(shù)量上滿足不了陀螺總體的�(shè)計要�,市場的布局不夠合理。因�,光纖陀螺在�(fā)展的過程�,應注意形成多層�、多方位的研究和生產(chǎn)體系,在不斷提高精度的同�,注重商�(yè)應用市場的開拓不同性能、同成本的光�、源、電集成芯片等器件應用到光纖陀螺當中,生產(chǎn)不同價格、不同精度的�(chǎn)�,以適應不同市場的需要。光纖陀螺發(fā)展的方向是向更高精度、一更高可靠性的 方向�(fā)�,為航天、空、航航海提供高精度的慣性元�;二是向體積�、高度集�、價格便�、構(gòu)更牢固的超小型化方向�(fā)展,�(zhàn)�(shù)級應用提供堅�、廉價的慣性傳感器;三是朝多軸化方向發(fā)��

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