光纖陀螺原理

光纖陀螺即光纖角速度傳感器，它是各種光纖傳感器中最有希望推廣應用的一種。光纖陀螺和環(huán)形激光陀螺一樣，具有無機械活動部件、無預熱時間、不敏感加速度、動態(tài)范圍寬、數(shù)字輸出、體積小等優(yōu)點。除此之外，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。因此，光纖陀螺受到許多國家的重視。低精度民用光纖陀螺已在西歐小批生產，預計1994年美國陀螺市場上光纖陀螺的銷售額達49%，傳纜陀螺退居第二位（占銷售額35 %）。

光纖陀螺的工作原理是基于薩格納克（Sagnac）效應。薩格納克效應是相對慣性空間轉動的閉環(huán)光路中所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)出的兩束特征相等的光，以相反的方向進行傳播，最后匯合到同一探測點。

若繞垂直于閉合光路所在平面的軸線，相對慣性空間存在著轉動角速度，則正、反方向傳播的光束走過的光程不同，就產生光程差，其光程差與旋轉的角速度成正比。因而只要知道了光程差及與之相應的相位差的信息，即可得到旋轉角速度。

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(wěn)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，使檢測靈敏度和分辨率比激光陀螺儀提高了好幾個數(shù)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）易于采用集成光路技術，信號穩(wěn)定，且可直接用數(shù)字輸出，并與計算機接口聯(lián)接；

（5）通過改變光纖的長度或光在線圈中的循環(huán)傳播次數(shù)，可以實現(xiàn)不同的精度，并具有較寬的動態(tài)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(huán)形激光陀螺一起使用，構成各種慣導系統(tǒng)的傳感器，尤其是捷聯(lián)式慣導系統(tǒng)的傳感器；

（8）結構簡單、價格低，體積小、重量輕。

光纖陀螺的應用

如果裝有衛(wèi)星導航系統(tǒng)的汽車行駛時，突然收不到GPS導航信號咋辦？加裝一個光纖陀螺，就能與GDS形成組合導航，實現(xiàn)自動駕駛。這一國內領先的光纖陀螺技術已為光谷企業(yè)所掌握。

記者在光谷召開的中國慣性技術學會獲悉，光纖陀螺技術是在機械陀螺、微機電陀螺、激光陀螺的基礎上升級發(fā)展而來，具有自主糾偏、靈敏度高、壽命長、耐低溫耐高溫、不受電磁干擾等諸多優(yōu)點，是迄今綜合性能最好的慣性傳感器。因成本偏高，目前主要用于軍工、航天等領域。

據介紹，光谷武漢長盈通光電技術有限公司，是國內唯一從事光纖陀螺核心部件“光纖環(huán)”專業(yè)化研發(fā)、生產的高科技企業(yè)，成立4年多來獲國家專利31項，去年銷售收入過億元。該公司負責人透露，國內光纖陀螺民用產業(yè)化尚處于起步階段，與歐美存在較大差距，公司正致力于打通光纖環(huán)產品的上、下游產業(yè)鏈。

據悉，光纖陀螺技術可廣泛應用于汽車導航、高鐵軌道檢測、物聯(lián)網元器件模塊、智能電網傳輸、消費電子等諸多領域，有關專家預測，國內光纖陀螺的潛在市場規(guī)模達千億級，未來5－10年內，我國絕大部分傳統(tǒng)陀螺的市場將被光纖陀螺取代。
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