光纤陀螺的工作原理光纤陀螺的实现主要是基于Segnik的理论:当光束在环形通道中传播时,如果环形通道本身具有旋转速度,那么光束沿通道旋转方向传播所需的时间要多于光束沿通道反方向传播所需的时间。也就是说,当光回路旋转时,光回路的光路相对于静止时的光路会在不同的行进方向上发生变化。利用这种光路的变化,可以检测两个光路的相位差或干涉条纹的变化,测量光路旋转的角速度。这就是光纤陀螺的工作原理。光纤陀螺仪的应用。导航应用罗经是船舶重要的导航设备,主要有磁罗经和电罗经。随着光纤陀螺技术的发展和商业化水平的提高,光纤陀螺已经成为海洋通信设备中的新成员,并在商用和军用船舶以及海洋设备中得到应用。基于捷联惯导系统的光纤陀螺罗经,其旋转轴与舰船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,实现自动寻北和指向,还可以获得可靠的航向转弯率、俯仰角、航向旋转率等数据,进一步促进了船舶的自动化发展,保证了船舶的操纵效果和航行安全。2、航空航天和空间应用通常,高精度干涉型光纤陀螺仪用于航空航天和空间应用。IFOG是捷联惯性导航系统的主要惯性元件。可为飞行器提供三维角速度、位置、攻角和侧滑角,实现对火箭发射的跟踪测量,还可用于航天器稳定、摄影/测绘、姿态测控、运动补偿、EO/FLIR稳定、导航和飞行控制等。其中,高精度、高可靠性的光纤陀螺和GPS组合姿态确定系统已成为国内外航天器姿态确定系统的典型配置。3、军事应用光纤陀螺以其在角速度和加速度测量方面的优越性,以及在动态范围、灵敏度和可靠性方面的显著优势,在军事上得到广泛应用。可用于坦克、潜艇、自行火炮、装甲突击车的定位、定向和导航;当卫星导航因强电子干扰而无法获得准确信息时,可以利用光纤陀螺来保证自主导航、精确制导和准确命中目标。同时,光纤陀螺组件也是航空火控系统的重要组成部分,可用于稳定武装直升机等武器系统的瞄准线和射击线,保证武器在运动中搜索、瞄准、跟踪和射击。此外,光纤陀螺是唯一有效的水下导航技术,可用于潜艇定位、定向和导航。4、民事申请。在民用领域,主要集中在中低精度光纤陀螺的应用,包括:地面车辆自动导航、定位定向、车辆控制;控制农用飞机的姿态,播种和喷洒农药;在地下工程维护中,寻找受损电力线路、管道、通信光(电)缆的定位工具和救援工具;用于大地测量、矿产勘探、石油勘探、石油钻井导向、隧道施工等方面的定位和路径测量。利用光纤陀螺的转角和线位移进行大坝测斜。
光纤陀螺需要突破的主要技术是灵敏度损失、噪声和光纤双折射引起的漂移、偏振态变化引起的标度因数不稳定。1、灵敏度消失当转速接近零时,灵敏度就会消失。这是因为检测器中的光密度与Sagnac相移的余弦成正比。2、噪声问题光纤陀螺的噪声是由瑞利后向散射引起的。为了实现低噪声,应该使用具有小相干长度的光源。3、光纤双折射引起的漂移。如果两个反向传播的光波在不同的光路上,就会造成漂移。光程长度不同的原因是单模光纤有两种正交的偏振态,这两种偏振态的光波一般传播速度不同。由于环境影响,两个正交偏振态随机变化。4、偏振态变化引起的不稳定标度因子。