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光纤陀螺自1976年问世以来,得到了极大的发展。但是,光纤陀螺在技术上还存在一系列问题,这些问题影响了光纤陀螺的精度和稳定性,进而限制了其应用的广泛性。主要包括:(1)温度瞬态的影响。理论上,环形干涉仪中的两个反向传播光路是等长的,但是这仅在系统不随时间变化时才严格成立。实验证明,相位误差以及旋转速率测量值的漂移与温
双轴光纤陀螺
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光纤陀螺自1976年问世以来,得到了极大的发展。但是,光纤陀螺在技术上还存在一系列问题,这些问题影响了光纤陀螺的精度和稳定性,进而限制了其应用的广泛性。主要包括:(1)温度瞬态的影响。理论上,环形干涉仪中的两个反向传播光路是等长的,但是这仅在系统不随时间变化时才严格成立。实验证明,相位误差以及旋转速率测量值的漂移与温度的时间导数成正比.这是十分有害的,特别是在预热期间。(2)振动的影响。振动也会对测量产生影响,必须采用适当的封装以确保线圈良好的坚固性,内部机械设计必须十分合理,防止产生共振现象。(3)偏振的影响。现在应用比较多的单模光纤是一种双偏振模式的光纤,光纤的双折射会产生一个寄生相位差,因此需要偏振滤波。消偏光纤可以抑制偏振,但是却会导致成本的增加。为了提高陀螺的性能.人们提出了各种解决办法。包括对光纤陀螺组成元器件的改进,以及用信号处理的方法的改进等。
在近几十年里,常用的陀螺仪包括框架陀螺、液浮陀螺和挠性陀螺这些含有转子的机械陀螺,他们的工作都是基于转动部件在高速旋转时产生的大角惯量来测量角运动的。光纤陀螺凭借着其无比的优势开始渐渐占领了传统机械陀螺的应用领域。并随着实践的推移,精度也在不断提高。
主要的优势:
无运动部件,使用寿命长;
不受地球引力变化影响;
全固化结构、抗冲击能力强;
工艺相对简单,价格便宜;
测量动态范围大、无预热时间、启动时间短。
陀螺的应用领域主要是由陀螺零偏稳定性决定的。正是因为这些优点的存在, 光纤陀螺在今后相当长的一段时间内会成为陀螺市场上的主要产品。基于捷联式惯导系统的光纤陀螺仪罗经其旋转轴与船舶坐标系的三个轴相对应,它不仅可以作为航向的信息源,实现自动找北、指北,而且还可以得出航向回转速率、横、纵摇角度和航向的旋转速率等可靠数据,进一步推动船舶自动化发展、保证船舶的操纵效果和保证航行安全。
光纤陀螺仪是一种能够准确地确定运动物体方位的仪器,双轴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。
光纤陀螺仪是一种以光导纤维线圈为基础的敏感元件,由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播,光传播路径的改变,决定了敏感元件的角位移。具体来说,光纤陀螺仪的实现主要基于塞格尼克理论: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。利用光程的变化,检测出两条光路的相位差或干涉条纹的变化,就可以测出光路旋转角速度,这便是光纤陀螺仪的工作原理。


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