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(chē)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?chē)軸有一股保持水平的力量。現(xiàn)代陀螺儀可以準(zhǔn)確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。光纖陀螺儀它是在機(jī)械陀螺儀的基礎(chǔ)上研制出來(lái)的，機(jī)械陀螺儀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要運(yùn)動(dòng)部件，且靈敏度不如它。光纖陀螺儀是光學(xué)陀螺儀的其中一種，主要利用光學(xué)的有關(guān)原理進(jìn)行工作，根據(jù)不同的硬件結(jié)構(gòu)與光學(xué)結(jié)構(gòu)又可以分為很多種。所以，選擇合適的光纖陀螺儀也是個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

光纖陀螺儀按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有不同的分類(lèi)結(jié)果。按結(jié)構(gòu)可分為單軸和多軸光纖陀螺，光纖陀螺的多軸化是其發(fā)展方向之一。按其回路類(lèi)型可分為開(kāi)環(huán)光纖陀螺和閉環(huán)光纖陀螺兩類(lèi)，開(kāi)環(huán)光纖陀螺不帶反饋，直接檢測(cè)光輸出，省去許多復(fù)雜的光學(xué)和電路結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，可靠性高和功率消耗低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是靠增加單模光纖的長(zhǎng)度來(lái)提高陀螺儀的靈敏度，輸入輸出線性度差，動(dòng)態(tài)范圍小，主要用作角度傳感器。閉環(huán)光纖陀螺包含閉環(huán)環(huán)節(jié)，大大降低光源漂移的影響，擴(kuò)大了光纖陀螺的動(dòng)態(tài)范圍，對(duì)光源強(qiáng)度變化和元件增益變化不敏感，陀螺漂移非常小，輸出線性度和穩(wěn)定性至于相位變換器有關(guān)，主要應(yīng)用于中等精度的慣性導(dǎo)航，對(duì)光纖陀螺的小型化和穩(wěn)定性有重要作用，是光纖陀螺研究的主要趨勢(shì)。

陀螺儀原理上就是運(yùn)用物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，角動(dòng)量很大，旋轉(zhuǎn)軸會(huì)一直穩(wěn)定指向一個(gè)方向的性質(zhì)所制造出來(lái)的定向儀器.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。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(gè)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。光纖陀螺儀具有無(wú)機(jī)械活動(dòng)部件、無(wú)預(yù)熱時(shí)間、不敏感加速度、動(dòng)態(tài)范圍寬、數(shù)字輸出、體積小等優(yōu)點(diǎn)。我們提供“毫米～米”（位置精度）、“0.01°～1°”（角度精度）的高精度定位、導(dǎo)航與測(cè)角光纖陀螺儀產(chǎn)品，應(yīng)用于車(chē)、船、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、人員等各種領(lǐng)域，覆蓋室外、室內(nèi)、天上、地下、水下等所有場(chǎng)合。

慣性導(dǎo)航是以慣性儀表為核心的慣性系統(tǒng)集成之一。在慣性技術(shù)領(lǐng)域，從技術(shù)層次來(lái)看，分為慣性儀表與慣性系統(tǒng)兩個(gè)層級(jí)，慣性儀表主要包括測(cè)量角運(yùn)動(dòng)的陀螺儀和測(cè)量線運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)；慣性系統(tǒng)是以慣性儀表為核心。利用集成技術(shù)實(shí)現(xiàn)的慣性測(cè)量、慣性導(dǎo)航以及穩(wěn)控系統(tǒng)，其中慣性導(dǎo)航應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛。陀螺儀器件的發(fā)展共經(jīng)歷四個(gè)階段，呈現(xiàn)出高精度、小型化、可靠性強(qiáng)的發(fā)展趨勢(shì)。光纖陀螺儀展的個(gè)階段為機(jī)電陀螺儀時(shí)代，由起初的軸承陀螺儀、液浮和氣浮陀螺儀發(fā)展至撓性陀螺儀，陀螺儀的精度不斷能提升；20世紀(jì)70年代后，隨著光學(xué)和微電子技術(shù)在陀螺儀領(lǐng)域的應(yīng)用，基于不同測(cè)量原理的光學(xué)陀螺儀（激光陀螺儀和光纖陀螺儀）和MEMS陀螺儀應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)在機(jī)電陀螺儀領(lǐng)域發(fā)展出性能更佳的靜電陀螺儀。未來(lái)基于現(xiàn)代力學(xué)技術(shù)的陀螺儀、原子干涉陀螺儀，將向更高精度、更可靠、體積更小的方向發(fā)展。