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光纖陀螺是一種非常重要的角速率傳感器件,具有壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)快、精度高、耗電少、動(dòng)態(tài)范圍寬等優(yōu)點(diǎn),在航空航天、導(dǎo)航等領(lǐng)域起到了極為關(guān)鍵的作用。光纖陀螺包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種,它們都是根據(jù)塞格尼克的理論發(fā)展起來的。塞格尼克理論的要點(diǎn)是這樣的:當(dāng)光束在一個(gè)環(huán)形的通道中前進(jìn)時(shí),如果環(huán)形通道本身具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度,那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動(dòng)的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要比沿著這個(gè)通道轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要多。也就是說當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在不同的前進(jìn)方向上,光學(xué)環(huán)路的光程相對(duì)于環(huán)路在靜止時(shí)的光程都會(huì)產(chǎn)生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進(jìn)的光之間產(chǎn)生干涉來測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,這樣就可以制造出干涉式光纖陀螺儀,如果利用這種環(huán)路光程的變化來實(shí)現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉,也就是通過調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進(jìn)而測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度,就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個(gè)簡(jiǎn)單的介紹可以看出,干涉式陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)的光程差小,所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度,而諧振式的陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí),它的光程差較大,所以它所要求的光源必須有很好的單色性。
光纖陀螺儀價(jià)格具有工作帶寬大、分辨率高、零點(diǎn)漂移小、線性度高、啟動(dòng)時(shí)間短、抗沖擊、抗振動(dòng)、成本低等特點(diǎn),光線陀螺儀是一種利用薩格奈克(sagnac)效應(yīng)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速率W的新型全固態(tài)慣性儀表,光纖陀螺儀有一與傳統(tǒng)陀螺儀相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):1.沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件2. 壽命長(zhǎng)3. 動(dòng)態(tài)范圍大 4. 瞬時(shí)啟動(dòng) 5. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 6. 尺寸小 7.重量輕光纖陀螺儀(FOG)可以感受方向的變化,因此可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械陀螺儀的功能。光纖陀螺儀提供了非常準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)動(dòng)信息,它對(duì)軸間振動(dòng),加速度與沖擊不敏感,相比傳統(tǒng)的慣性自旋陀螺儀,F(xiàn)OG沒有運(yùn)動(dòng)部件就能測(cè)定轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),不依賴于運(yùn)動(dòng)慣性,表現(xiàn)可靠,因此FOG被用于航天航空應(yīng)用中。
光纖陀螺儀價(jià)格較為昂貴。在民用領(lǐng)域主要使用中低精度光纖陀螺,因?yàn)閮r(jià)格比較低廉,能夠滿足目前精度的使用。主要應(yīng)用在地面車輛的自動(dòng)導(dǎo)航、定位定向、車輛控制;對(duì)民用飛機(jī)姿態(tài)控制;在地下工程維護(hù)中,尋找損壞的電力線、管道和通信光纜位置的定位工具和搶救工具等。通過科技實(shí)力不斷的發(fā)展光纖陀螺儀再進(jìn)一度發(fā)展,有望可以在更多的領(lǐng)域當(dāng)中見到它的身影。光纖陀螺成本低、維護(hù)簡(jiǎn)便,正在許多已有系統(tǒng)上替代機(jī)械陀螺,從而大幅度提高系統(tǒng)的性能、降低和維護(hù)系統(tǒng)成本?,F(xiàn)在,光纖陀螺已充分發(fā)揮了其質(zhì)量輕、體積小、成本低、精度高、可靠性高等優(yōu)勢(shì),正逐步替代其他型陀螺。
傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀,機(jī)械式的陀螺儀對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的要求很高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它的精度受到了很多方面的制約。隨著光電技術(shù)發(fā)展,有了激光陀螺儀、光纖陀螺儀,也就是現(xiàn)在所說的廣義主流陀螺儀,不再有機(jī)械轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),而是利用光轉(zhuǎn),沒有磨損,更抗沖擊,更加穩(wěn)定。光纖陀螺儀價(jià)格具有質(zhì)量輕、體積小、成本低、精度高、可靠性高特點(diǎn),是工業(yè)設(shè)備、平臺(tái)測(cè)量姿態(tài)的理想選擇!