光纖陀螺儀的原理及其應用？ 瀏覽次數：1577次  最近更新：2021-03-08 11:00:35

光纖陀螺儀是一種光纖傳感器，廣泛應用于導航定位領域。傳統的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結構的要求很高，結構復雜，它的精度受到了很多方面的制約。而光纖陀螺儀的出現，很好的解決了這些問題。  

光纖陀螺儀原理：

光纖陀螺儀的原理基于薩格納克效應：將同一光源發出的一束光分解為兩束，讓它們在同一個環路內沿相反方向循行一周后會合，然后在屏幕上產生干涉，當在環路平面內有旋轉角速度時，屏幕上的干涉條紋將會發生移動，這就是薩格納克效應。那么這兩束光匯合到同一點時走過的光程相對于慣性空間是不同的，這個光程差和環路的旋轉角速度是成正比的，只要知道了光程差就可以得到旋轉角速度。

薩格納克效應示意圖  

光纖陀螺儀原理圖

光纖陀螺儀優點：
光纖陀螺儀與傳統的機械陀螺儀相比，優點是全固態，沒有旋轉部件和摩擦部件，壽命長，動態范圍大，瞬時啟動，結構簡單，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，成本相對較低。

光纖陀螺儀應用：
光纖陀螺的應用主要集中在定位、姿態控制和絕對方 向測量三個方面。光纖陀螺儀的精度不同，可以應用的領域也 就不同。IFOG按照精度不同可以劃分為低、中、高三種精 度，如下表所示

在不同精度的光纖陀螺儀中，中高精度的光纖陀螺主要應用在空間技術、軍事應用和科學研究領域，而低成本、低精度 光纖陀螺主要在汽車導航、定位和姿態控制、機器人等許多精度要求不高的民用領域中有廣闊的應用。 

1 航海方面的應用
光纖陀螺儀在商用和軍用船舶及船用設備中得到應用。光纖陀螺儀羅經不僅可以作為高精度航向的信息源,實現自動定向，而且還可以得出航向回轉速率、橫、縱搖角度和航向的旋轉速率等可靠數據，進一步推動船舶的自動化發展，保證了船舶的操縱效果和保證航行安全。

2 航天及空間方面的應用
在航天和空間應用方面一般都采用高精度的干涉型光纖陀螺。其可為航天器提供三維角速度、位置以及攻角和側滑角，實現火箭升空發射的跟蹤和測定，也可用于空間飛行器導航和飛控。其中高精度、可靠性高的光纖陀螺與GPS組合定姿已成為國內外航天器定姿系統的典型構型。

高精度光纖陀螺儀  

3 軍事方面的應用
光纖陀螺由于自身在角速率及加速度測量方面的優越性和在動態范圍、靈敏度和可靠性等方面的顯著優勢，使其在軍事方面有著廣泛的應用。當衛星導航在強電子干擾而無法獲得準確信息時，光纖陀螺可以用來保證飛行器自主導航、精確制導和準確命中目標。同時其組件還是航空火力控制系統的重要組成部分,可用于武裝直升機等武器系統瞄準線和射擊線的穩定,保證武器在運動中進行搜索、瞄準、跟蹤和射擊。另外，光纖陀螺也是水下唯一有效的導航技術,可用于潛艇的定位、定向和導航。

光纖陀螺制導的彈頭  

4 民用方面的應用
在民用領域主要側重于中低精度光纖陀螺的應用，主要應用有：地面車輛的自動導航、定位定向、車輛控制；對農用飛機姿態控制，進行播種、噴灑農藥；在地下工程維護中,尋找損壞的電力線、管道和通信光(電)纜位置的定位工具和搶救工具；用于大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油鉆井導向、隧道施工等的定位和路徑勘測，以及利用光纖陀螺轉動角和線位移實現大壩測斜等。


利用光纖陀螺的勘測儀

發展方向
1）高精度
在空間技術、軍事應用和科學研究領域，光纖陀螺儀的精度往往決定了它的身價。此時成本不是主要考慮的問題，精度的高低才是關鍵。
2）低成本
作為角度傳感器的光纖陀螺儀在汽車導航、機器人等許多精度要求不高的領域中的應用也是十分驚人的。因此，提高性價比在研究中變得十分重要。