光纖陀螺技術

『壹』 光纖陀螺儀的技術難點

光纖陀螺儀復需要突破的主要制技術為靈敏度消失、雜訊和光纖雙折射引起的漂移和偏振狀態改變引起的比例因子不穩定。
1. 靈敏度消失
在旋轉速率接近零時，靈敏度會消失。這是由於檢測器中的光密度正比於Sagnac相移的餘弦量所引起。
2. 雜訊問題
光纖陀螺儀的雜訊是由於瑞利背向散射引起的。為了達到低雜訊，應採用小相干長度的光源。
3. 光纖雙折射引起的漂移
如果兩束相反傳播的光波在不同的光路上，就會產生飄移。造成光路長度差的原因是單模光纖有兩正交偏振態，此兩種偏振態光波一般以不同速度傳播。由於環境影響，使兩正交偏振態隨機變化。
4. 偏振狀態改變引起的比例因子不穩定。

『貳』 光纖陀螺的特點

與機電陀螺或激光陀螺相比，光纖陀螺具有如下特點：
(1)零部件少，儀器牢固穩定，具有較強的抗沖擊和抗加速運動的能力；
(2)繞制的光纖較長，使檢測靈敏度和解析度比激光陀螺儀提高了好幾個數量級；
(3)無機械傳動部件，不存在磨損問題，因而具有較長的使用壽命；
(4)易於採用集成光路技術，信號穩定，且可直接用數字輸出，並與計算機介面聯接；
(5)通過改變光纖的長度或光在線圈中的循環傳播次數，可以實現不同的精度，並具有較寬的動態范圍；
(6)相干光束的傳播時間短，因而原理上可瞬間啟動，無需預熱；
(7)可與環形激光陀螺一起使用，構成各種慣導系統的感測器，尤其是捷聯式慣導系統的感測器；
(8)結構簡單、價格低，體積小、重量輕。

『叄』 光纖陀螺是什麼作用是什麼

光纖陀螺是一種用於慣性導航的光纖感測器，敏感角速率和角偏差的一種感測器，應用激光及光導纖維技術測量物體相對於慣性空間的角速度或轉動角度的無自轉質量

『肆』 光纖陀螺的原理及應用有哪些

原理：sagnac效應
應用：航空航天，潛艇，導彈等等。測量單位時間內角度變化。

『伍』 光纖陀螺的未來發展趨勢

光纖陀螺成本低、維護簡便，正在許多已有系統上替代機械陀螺，從而大幅度提高系統的性能、降低和維護系統成本。現在，光纖陀螺已充分發揮了其質量輕、體積小、成本低、精度高、可靠性高等優勢，正逐步替代其他型陀螺。
今後光纖陀螺的研究趨勢有：
(1)採用三軸測量代替單軸，研發多功能集成光學晶元、保偏技術等，加大光纖陀螺的小型化、低成本化力度；
(2)深入開發中、低精度光纖陀螺的應用，特別是民用慣性導航技術；
(3)加強精密級光纖陀螺的技術與應用研究，開發新型的光纖陀螺B-FOG和FRLG等。

『陸』 光纖陀螺儀的各國研製情況

1.美國
美國的光纖陀螺研製單位有：利頓公司、霍尼威爾公司、德雷泊實驗室公司、斯坦福大學以及光纖感測技1術公司等。
（1）利頓公司研製的光纖陀螺
利頓公司的光纖陀螺技術在低、中精度應用領域已經成熟，並且已經產品化。1988年研製出SCIT實驗慣性裝置，慣件器件是光纖陀螺和硅加速度計。1989年公司研製的CIGIF論證系統飛行試驗裝置。1991/1992年研製出用於導彈和姿態與航向參考系統的慣性測量系統。1992年研製出GPS/INS組合導航系統。
（2）霍尼韋爾公司的集成光學光纖陀螺
霍尼韋爾公司研製的第一代高性能的干涉儀式光纖陀螺採用的是Ti內擴散集成光學相位調制器。採用的其他器件還有0.83um寬頻光源、光電探測器/前置放大器模塊、保偏光纖偏振器、兩個保偏光纖熔融型耦合器以及由1km保偏光纖構成的感測環圈。
為了滿足慣性級光纖陀螺的要求，霍尼韋爾公司研製的第二代高性能幹涉儀式光纖陀螺採用了集成光學多功能晶元技術以及全數字閉環電路。
（3）美國德雷珀實驗室
美國德雷珀實驗室從1978年起為JPL空間應用研製高精度光纖陀螺，曾研製過諧振腔
式光纖陀螺，研製了9年，由於背向散射誤差限制了精度，後來改為採用干涉儀式方案。
在研製干涉儀式光纖陀螺的過程中，採用了三大技術措施：
a.把光源、探測器和前置放大器做成一個模塊；
b.光纖感測環圈結構影響精度很大，採用了無骨架繞制光纖環圈的技術途徑；
c.多功能集成光學器件模塊，包括了所有其餘的光纖陀螺的光纖器件。
德雷珀實驗室的研究人員認為：目前0.01°/h 的干涉儀式光纖陀螺成本較高，需要研製自動生產線，降低成本，保證質量。
對於今後的發展問題，德雷珀實驗室的研究人員認為：
a.慣性級的干涉儀式光纖陀螺儀，可以取代動力調諧陀螺儀,並逐漸取代激光陀螺儀；
b.慣性級干涉儀式光纖陀螺儀的難點是必須採用1km長度的保偏光纖，如果改用諧振腔式光纖陀螺儀方案，則長度可減為10m左右的光纖。為此諧振腔式光纖陀螺仍在作為研製方向，使光纖陀螺儀小型化的諧振腔式光纖陀螺的難點在於：控制電路比干涉儀式光纖陀螺復雜。隨著ASIC技術的發展，將來有可能得到滿意的解決，使諧振腔式光纖陀螺成為產品。採用干涉儀式和諧振腔式混合方案的光纖陀螺儀具有良好的發展前景。
2.日本
日本研製光纖陀螺的單位有東京大學尖端技術室、日立公司、住友電工公司、三菱公司、日本航空電子工業公司。
日本的干涉式光纖陀螺儀已經完成了基礎研究，正進入實用化階段。偏值漂移已經達到 。東京大學進行研究的諧振腔光纖陀螺儀取得了很大進展。
日立公司研製用於汽車導航系統的光纖陀螺，1991年用於日產汽車。
在日本，光纖陀螺作為汽車的旋轉速率感測器已進入市場。利用光纖陀螺儀進行導航時，用車輪轉速計感測器測移動距離，用光纖陀螺測量車體的回轉，同時採用圖象匹配、GPS系統等配合計算汽車的位置和方位，顯示在信息處理器上。
3.俄羅斯
俄羅斯的光纖陀螺有全光纖型和集成光學型。全光纖型採用的是光纖技術，即所有的光纖器件都做在同一根光纖上。
Fizoptika公司研製的光纖陀螺已經商品化，產品型號有：VG949、VG941B等。
4.中國
我國也非常重視光纖陀螺技術的研究，上世紀80年代後,許多大學和研究所相繼啟動光纖陀螺的研發項目，如航天工業總公司所屬13所和上海803所、北京航空航天大學、清華大學、浙江大學等，也取得了一定的成績，如1996年，航天總公司13所成功研製採用Y分支多功能集成光路、零偏穩定性達 全數字閉環保偏光纖陀螺，浙江大學和Honeywell公司幾乎同時發現利用消偏可提高精度等。國內的光纖陀螺研製水平雖然與國際水平有一定距離，但已具備或接近中、低精度要求，並在近年來開始嘗試產業化。
我國海軍新型導彈配光纖陀螺儀 發射試驗3發3中，也標志我國的光纖陀螺儀技術取得了很大的成功 。

『柒』 光纖陀螺的技術問題

光纖陀螺自1976年問世以來，得到了極大的發展。但是，光纖陀螺在技術上還存在一系列問題，這版些權問題影響了光纖陀螺的精度和穩定性，進而限制了其應用的廣泛性。主要包括：
(1)溫度瞬態的影響。理論上，環形干涉儀中的兩個反向傳播光路是等長的，但是這僅在系統不隨時間變化時才嚴格成立。實驗證明，相位誤差以及旋轉速率測量值的漂移與溫度的時間導數成正比．這是十分有害的，特別是在預熱期間。
(2)振動的影響。振動也會對測量產生影響，必須採用適當的封裝以確保線圈良好的堅固性，內部機械設計必須十分合理，防止產生共振現象。
(3)偏振的影響。現在應用比較多的單模光纖是一種雙偏振模式的光纖，光纖的雙折射會產生一個寄生相位差，因此需要偏振濾波。消偏光纖可以抑制偏振，但是卻會導致成本的增加。
為了提高陀螺的性能．人們提出了各種解決辦法。包括對光纖陀螺組成元器件的改進，以及用信號處理的方法的改進等。

『捌』 MEMS可否取代光纖陀螺儀技術

不會的。
光纖陀螺是繼激光陀螺巨大的進步，屬於兩光陀螺，利用內Sagnac效應，用光程差反算角速度，容相比激光陀螺，體積小，成本低，精度可達千分之一，而且沒有活動部件，可靠性高，獲得了廣泛的應用。目前國內主要是北航和浙大兩大派系，從業者約30多家，技術已經開放，大多數精度也就十分之一的樣子，產業鏈已經向中西部轉移，民工都可以干。但相比MEMS還是非常的貴，而且近千米的光纖繞成一坨，溫度系數、可靠性、抗沖擊、長儲都有問題，而且MEMS目前的精度已經是10和開環光纖相當，並且已經向1進發，所以在一些低端和短時應用非常考驗光纖從業者的粗大神經，而且MEMS小體積重量，低成本，晶元批量化，高可靠性等優勢非常明顯，但MEMS的精度10年內進入0.1有點困難，因此，在0.1到千分之一都可以是光纖的天下，短時間取代不了的。

『玖』 光纖陀螺的展望

未來光復纖陀螺的發展將著重於制以下幾個方面：
(1)高精度。更高的精度是光纖陀螺取代激光陀螺在高等導航中地位的必然要求，目前高精度的光纖陀螺技術還沒有完全成熟。
(2)高穩定性和抗干擾性。長期的高穩定性也是光纖陀螺的發展方向之一，能夠在惡劣的環境下保持較長時間內的導航精度是慣導系統對陀螺的要求。比如在高溫、強震、強磁場等情況下，光纖陀螺也必須有足夠的精度才能滿足用戶的要求。
(3)產品多元化。開發不同精度、面向不同需求的產品是十分必要的。不同的用戶對導航精度有不同的要求，而光纖陀螺結構簡單，改變精度時只需調整線圈的長度直徑。在這方面具有超越機械陀螺和激光陀螺的優勢，它的不同精度產品更容易實現，這是光纖陀螺實用化的必然要求。
(4)生產規模化。成本的降低也是光纖陀螺能夠為用戶所接受的前提條件之一。各類元件的生產規模化可以有力地促進生產成本的降低，對於中低精度的光纖陀螺尤為如此。