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光纖陀螺是基于光纖通信和集成光學(xué)發(fā)展而來(lái)的一種新型現(xiàn)代陀螺儀,常用來(lái)測(cè)量物體相對(duì)于慣性空間的角速度或轉(zhuǎn)動(dòng)角度的無(wú)自轉(zhuǎn)質(zhì)量。作為一種新型的傳感器,光纖陀螺的性能非同小可。與傳統(tǒng)的機(jī)械類電類傳感器相比,它具有很多得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。光纖陀螺的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單,不需要太多的機(jī)械元件,這樣使得它的結(jié)構(gòu)牢固,測(cè)量穩(wěn)定。傳感器的首要參數(shù)就是精度,而光纖陀螺的測(cè)量精度非常好,它擁有比傳統(tǒng)傳感器高3-5個(gè)數(shù)量級(jí)的測(cè)量精度和靈敏度。因?yàn)闆]有復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),在使用過(guò)程中,它的機(jī)械磨損比機(jī)械傳感器要小的多,使用壽命更長(zhǎng),抵抗外力和沖擊力的能力也更強(qiáng);此外,它采用大規(guī)模的集成技術(shù),可以直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,十分適合計(jì)算機(jī)的大型運(yùn)算作業(yè)下使用;它的測(cè)量域不僅寬廣,而且調(diào)節(jié)方便,只要改變光導(dǎo)纖維的長(zhǎng)短,即可改練光纖陀螺的量程;由于光的反應(yīng)速率極快,在理論上,光纖陀螺可以瞬間制動(dòng),不需要任何啟動(dòng)和反應(yīng)時(shí)間。由此可見,在慣性傳感領(lǐng)域,光纖陀螺的優(yōu)勢(shì)之大,應(yīng)用之廣。
陀螺儀的原理一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí),是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理,用它來(lái)保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向,并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒,因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。它通過(guò)采用多層的匝數(shù),來(lái)增強(qiáng)傳感器的薩格納克效應(yīng)。它可以提供比較高的測(cè)量精度,但是內(nèi)部的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜;而我們所說(shuō)的諧振式光纖陀螺,則是一個(gè)升級(jí)版本了。它巧妙的選用比較短小的光導(dǎo)纖維,和功率較大的激光源件,來(lái)增強(qiáng)光纖陀螺的測(cè)量能力。這種通過(guò)諧振效應(yīng)來(lái)提高測(cè)量能力的方法,結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單?,F(xiàn)代陀螺儀是一種能夠準(zhǔn)確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器,所以陀螺儀傳感器是現(xiàn)代航空,航海,航天等工業(yè)應(yīng)用中的必不可少的控制裝置。
光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比,優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài),沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件,壽命長(zhǎng),動(dòng)態(tài)范圍大,瞬時(shí)啟動(dòng),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(duì)較低。羅經(jīng)是船舶重要的導(dǎo)航設(shè)備,主要有磁羅經(jīng)和電羅經(jīng)兩種。隨著光纖陀螺技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化水平的提高,光纖陀螺儀已成為船用通導(dǎo)設(shè)備中的新成員,雙軸光纖陀螺不僅可以作為高準(zhǔn)確度航向的信息源,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)找北、指北,而且還可以得出航向回轉(zhuǎn)速率、橫、縱搖角度和航向的旋轉(zhuǎn)速率等可靠數(shù)據(jù),進(jìn)一步推動(dòng)船舶的自動(dòng)化發(fā)展,保證了船舶的操縱效果和保證航行安全。