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陀螺,又稱“角速度傳感器”,它的作用就是敏感載體旋轉時的角速度值并轉化成模擬電壓或數(shù)字輸出。在角速度的基礎上,用戶也可以通過積分運算得到角度值。現(xiàn)在國內使用較為廣泛的是微機械陀螺和光纖陀螺,總體來說,光纖陀螺偏差穩(wěn)定性好,價格較昂貴,微機械陀螺的低廉價格和良好的性價比也吸引了很多用戶。光纖陀螺還克服了環(huán)形激光陀螺成本高和閉鎖現(xiàn)象等致命缺點。
光纖陀螺儀是以光導纖維線圈為基礎的敏感元件, 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。光纖陀螺是一種用于慣性導航的光纖傳感器光纖陀螺因其無活動部件——高速轉子,稱為固態(tài)陀螺儀。這種新型全固態(tài)的陀螺儀將成為未來的主導產品,具有廣泛的發(fā)展前途和應用前景。
光纖陀螺的基本工作原理來自Sagnac效應。Sagnac效應是相對于慣性空間轉動的閉環(huán)光路中斷傳播光的一種普遍的相關效應,即在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相同的光,以互為相反的方向傳輸并后匯聚到同一探測點;若繞垂直于閉合光路所在平面的垂線,相對慣性空間存在著旋轉角速度,則正、反兩束光走過的光程不等,產生光程差。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),沒有旋轉部件和摩擦部件,壽命長,動態(tài)范圍大,瞬時啟動,結構簡單,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,成本低。
陀螺儀分很多種類,比如機械陀螺儀,激光陀螺儀,光纖陀螺儀,微機械陀螺儀,靜電陀螺儀等等,光纖陀螺儀是一種能夠準確地確定運動物體的方位的儀器。當光束在一個環(huán)形的通道中前進時,如果環(huán)形通道本身具有一個轉動速度,那么光線沿著通道轉動的方向前進所需要的時間要比沿著這個通道轉動相反的方向前進所需要的時間要多。也就是說當光學環(huán)路轉動時,在不同的前進方向上,光學環(huán)路的光程相對于環(huán)路在靜止時的光程都會產生變化。利用這種光程的變化,如果使不同方向上前進的光之間產生干涉來測量環(huán)路的轉動速度,這樣就可以制造出干涉光纖陀螺儀,如果利用這種環(huán)路光程的變化來實現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉,也就是通過調整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進而測量環(huán)路的轉動速度,可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。光纖陀螺儀具有很高的精度和靈敏度。現(xiàn)在比較先進的光纖陀螺儀已經達到0.01度/hr。