光纤陀螺即光纤角速度传感器,它是各种光纤传感器中有希望推广应用的一种。光纤陀螺和环形激光陀螺一样,具有无机械活动部件、无预热时间、不敏感加速度、动态范围宽、数字输出、体积小等优点。光纤陀螺经过近三十年的研究历史,技术已经成熟并且具有一定的批量生产力,已在地面车辆定位定向、飞弹、稳像稳瞄等场合应用,并具备航空应用的条件,充分发挥了其质量轻、体积小、成本低、精度高、可靠性高等优势,已经逐步取代其他类型的陀螺。
光纤陀螺仪是通过萨格纳效应工作的,萨格纳效应就是在一个封闭光路里,有一个光源,发出两个相反的方向的光线,交汇到一个监测点,会产生干涉。如果产生竖直于封闭光路所在平面的惯性空间的角速度,那么沿相反方向传播的光线会出现光程差,这个光程差值和上述角速度成正比。通过光程差与相位差以及光程差与角速度的关系,检测相位差,从而计算得角速度。这样便得到了物体的角速度与方位变化。光纤陀螺公司具备轻小型、、快启动、宽带宽、长期性能稳定等特点。在应用过程中,结构稳定,耐冲击;检测灵敏度和分辨力高;动态范围极宽;寿命长,信号***。
陀螺仪分很多种类,比如机械陀螺仪,激光陀螺仪,光纤陀螺仪,微机械陀螺仪,静电陀螺仪等等,光纤陀螺仪是一种能够准确地确定运动物体的方位的仪器。当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度,这样就可以制造出干涉光纤陀螺仪,如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉,也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度,可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。光纤陀螺仪具有很高的精度和灵敏度。现在比较***的光纤陀螺仪已经达到0.01度/hr。
光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克效应。萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应,即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光,以相反的方向进行传播,在汇合到同一探测点。光纤陀螺公司能完全保证陀螺在静止状态下顺、逆时针光波的光程相等。耦合器的功能在于使返回光耦合出一部分到探测器,作为陀螺的光输出。偏振器位于光纤环与耦合器之间,使单模光保持单偏振状态,从而消除光纤双折射变化对陀螺性能的影响。光纤陀螺仪的分类按照性能和应用的角度可分为速率级、术级和惯性战级等3个级别。速率级光纤陀螺已经产业化,主要应用于机器人、下建造隧道、地管道路径勘测装置和汽车导航等对精度要求不高的场合。
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