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光纖陀螺是基于光纖通信和集成光學(xué)發(fā)展而來的一種新型現(xiàn)代陀螺儀,常用來測量物體相對于慣性空間的角速度或轉(zhuǎn)動角度的無自轉(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)的機械類電類傳感器相比,它具有很多得天獨厚的優(yōu)勢。光纖陀螺的結(jié)構(gòu)較為簡單,不需要太多的機械元件,這樣使得它的結(jié)構(gòu)牢固,測量穩(wěn)定。傳感器的首要參數(shù)就是精度,而光纖陀螺的測量精度非常好,它擁有比傳統(tǒng)傳感器高3-5個數(shù)量級的測量精度和靈敏度。因為沒有復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu),在使用過程中,它的機械磨損比機械傳感器要小的多,使用壽命更長,抵抗外力和沖擊力的能力也更強;此外,它采用大規(guī)模的集成技術(shù),可以直接進行模數(shù)轉(zhuǎn)換,十分適合計算機的大型運算作業(yè)下使用;它的測量域不僅寬廣,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,不需要任何啟動和反應(yīng)時間。由此可見,在慣性傳感領(lǐng)域,光纖陀螺的優(yōu)勢之大,應(yīng)用之廣。
在近幾十年里,常用的陀螺儀包括框架陀螺、液浮陀螺和撓性陀螺這些含有轉(zhuǎn)子的機械陀螺,他們的工作都是基于轉(zhuǎn)動部件在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的大角慣量來測量角運動的。光纖陀螺憑借著其無比的優(yōu)勢開始漸漸占領(lǐng)了傳統(tǒng)機械陀螺的應(yīng)用領(lǐng)域。并隨著實踐的推移,精度也在不斷提高。
主要的優(yōu)勢:
無運動部件,使用壽命長;
不受地球引力變化影響;
全固化結(jié)構(gòu)、抗沖擊能力強;
工藝相對簡單,價格便宜;
測量動態(tài)范圍大、無預(yù)熱時間、啟動時間短。
陀螺的應(yīng)用領(lǐng)域主要是由陀螺零偏穩(wěn)定性決定的。正是因為這些優(yōu)點的存在, 光纖陀螺在今后相當長的一段時間內(nèi)會成為陀螺市場上的主要產(chǎn)品?;诮萋?lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的光纖陀螺儀羅經(jīng)其旋轉(zhuǎn)軸與船舶坐標系的三個軸相對應(yīng),它不僅可以作為航向的信息源,實現(xiàn)自動找北、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),進一步推動船舶自動化發(fā)展、保證船舶的操縱效果和保證航行安全。
現(xiàn)在光纖陀螺在慣性技術(shù)領(lǐng)域的地位已經(jīng)確立,逐漸發(fā)展成為慣性導(dǎo)航的主流儀表之一。光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件, 由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個方向沿光導(dǎo)纖維傳播。光傳播路徑的不同,決定了敏感元件的角位移。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機械陀螺儀相比,優(yōu)點是全固態(tài),沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件,壽命長,動態(tài)范圍大,瞬時啟動,結(jié)構(gòu)簡單,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,成本相對較低現(xiàn)在光纖陀螺在慣性技術(shù)領(lǐng)域的地位已經(jīng)確立,逐漸發(fā)展成為慣性導(dǎo)航的主流儀表之一。