光纤陀螺仪技术难点都有什么？光纤陀螺仪原理及应用详细介绍

光纤陀螺仪技术难点

光纤陀螺仪需要突破的主要技术为灵敏度消失、噪声和光纤双折射引起的漂移和偏振状态改变引起的比例因子不稳定。

1、灵敏度消失

在旋转速率接近零时，灵敏度会消失。这是由于检测器中的光密度正比于萨格纳克Sagnac相移的余弦量所引起。

2、噪声问题

光纤陀螺仪的噪声是由于瑞利背向散射引起的。为了达到低噪声，应采用小相干长度的光源。

3、光纤双折射引起的漂移

如果两束相反传播的光波在不同的光路上，就会产生漂移。造成光路长度差的原因是单模光纤有两正交偏振态，此两种偏振态光波一般以不同速度传播。由于环境影响，使两正交偏振态随机变化。

4、偏振状态改变引起的比例因子不稳定。

光纤陀螺仪原理及应用

光纤陀螺仪的工作原理

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行进时，若环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动方向行进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向行进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的行进方向上，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。利用光程的这种变化，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。

光纤陀螺仪的应用

1、航海方面的应用

罗经是船舶重要的导航设备，主要有磁罗经和电罗经两种。随着光纤陀螺技术的发展和商业化水平的提高，光纤陀螺仪已成为船用通导设备中的新成员，在商用和军用船舶及船用设备中得到应用。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，它不仅可以作为高精度航向的信息源,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，进一步推动船舶的自动化发展，保证了船舶的操纵效果和保证航行安全。

2、航天及空间方面的应用

在航天和空间应用方面一般都采用高精度的干涉型光纤陀螺。IFOG为主要惯性元件的捷联惯导系统,可为飞机提供三维角速度、位置以及攻角和侧滑角，实现火箭升空发射的跟踪和测定，也可用于空间飞行器稳定、摄影/测绘、姿态测量控制、运动补偿、EO/FLIR稳定、导航及飞控等，其中高精度、可靠性高的光纤陀螺与GPS组合定姿已成为国内外航天器定姿系统的典型构型。

3、军事方面的应用

光纤陀螺由于自身在角速率及加速度测量方面的优越性和在动态范围、灵敏度和可靠性等方面的显著优势，使其在军事方面有着广泛的应用。可用于坦克、潜艇、自行火炮、装甲突击车的定位、定向和导航;当卫星导航在强电子干扰而无法获得准确信息时，光纤陀螺可以用来保证飞行器自主导航、精确制导和准确命中目标。同时FOG组件还是航空火力控制系统的重要组成部分,可用于武装直升机等武器系统瞄准线和射击线的稳定,保证武器在运动中进行搜索、瞄准、跟踪和射击。另外，光纤陀螺也是水下唯一有效的导航技术,可用于潜艇的定位、定向和导航。

4、民用方面的应用

在民用领域主要侧重于中低精度光纤陀螺的应用，主要应用有：地面车辆的自动导航、定位定向、车辆控制;对农用飞机姿态控制，进行播种、喷洒农药;在地下工程维护中,寻找损坏的电力线、管道和通信光(电)缆位置的定位工具和抢救工具;用于大地测量、矿物勘采、石油勘察、石油钻井导向、隧道施工等的定位和路径勘测，以及利用光纤陀螺转动角和线位移实现大坝测斜等。

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