光纤陀螺概述课件.ppt

光纤陀螺民用技术现状 作为角速率传感器的光纤陀螺，用做定位、导航和姿态控制在许多精度要求不高的民用场合有很大的市场。为了降低光纤陀螺成本,主要从以下几方面人手： (1)光源方面。首先考虑使用短波长(SLD)光源，理论上Sagnac效应与波长成反比，在相同灵敏度下可以缩短光纤长度。同时，单模光纤的直径正比于波长，所以光纤环直径更小，与之匹配的光电管加工要求也远低于长波长器件的要求。 (2)光纤环方面。伴随着光纤通信的发展，单模光纤的性能有了很大提高，耗损降低，价格低廉，与之配套的光源、探测器等各种光纤器件逐渐成熟，成为去偏器件研制的基础，单模去偏光纤陀螺成本低、体积小、传感线圈小，易加长光纤用以提高灵敏度、抗辐射，制作简单，但与保偏光纤陀螺相比，偏置稳定性差。 (3)信号调制与解调方面。用开环结构可以简化光纤陀螺结构，省掉复杂昂贵的闭环结构。 KVH工业集团（KVH Industries，Inc.） KVH工业集团的光纤陀螺研制是于1997年在原有的导航与惯性测量系统基础上收购Andrew公司的光纤陀螺技术而开始的,主要集中在中、低等精度级研究。该集团在数字信号处理、降低随机游走角、光纤陀螺的小型化方面取得了很大的成就,并获得相关技术的专利,逐渐成为光纤陀螺生产的重要机构,其所开发的DSP系列和TG系列光纤陀螺在商业上和军事上极具竞争力。 Honeywell公司 Northrop Grumman公司 　国外研究机构 　国外研究机构 日本是光纤陀螺研究生产的大国。在干涉式光纤陀螺的实用化,特别是中、低精度级别的实用化方面走在世界的前列,如应用在车载导航、环保、工业控制、机器人控制、农业等。 日立（ Hitachi ）公司强调把低精度开环IFOG投入应用，以市场为导向，着重降低成本。 日本航天航空电子公司( JAE) 、Mitsubishi精密仪器、日立电缆(Hitachi Cable)等都已经批量生产多级别的光纤陀螺。 如Hitachi Cable在1991年成功研发世界上第1 套用于警车的FOG导航系统。另外, JAE公司还积极开发航天航空用的高性能光纤陀螺, 主要集中在三轴干涉式光纤陀螺的集成技术和EDA ASE光源的研制。 全光纤光纤陀螺是从光源到光接收器的全部光路均由光纤构成的光纤陀螺。它可分为分立元件全光纤光纤陀螺和单光纤光纤陀螺。 分立元件全光纤光纤陀螺是把单独制作的光器件相互连接而构成的光纤陀螺，此技术在美国和日本得到了成功的开发和应用。 单光纤光纤陀螺是应用在线制作技术在一根光纤上缠绕光纤环和制作光器件的光纤陀螺，此技术在俄罗斯得到了成功地开发应用。 光源SLD 发出的光经光源耦合器分光后，有一半的光进入偏振器，并产生单模单偏振态的光。起偏后的光进入光纤环耦合器，被分成顺时针方向和逆时针方向的两束光满足相干条件，并在光纤环中传播。 起偏器的工作原理可以用图1来加以简单的说明：一束各向同性的光(或者部分偏振光)注入起偏器后，从出端输出的只有沿特定方向偏振的单一线偏振光。换言之，起偏器实际上可以看作是一个偏振模式的选择器，即在注入而被激励的两个互为正交的光偏振模式中选择其中之一导通，而令另一个截止。 * I-FOG中的光纤线圈一般都用单模光纤和保偏光纤制作。用保偏光纤制作光纤线圈可得到高性能FOG，但是若要提高它的灵敏度就必须增加光纤的长度，一般为数百米到数千米，这样会使FOG的体积较大，价格昂贵。 开环式I-FOG直接检测干涉后的Sagnac相移，主要用作角速度传感器。这种光纤陀螺结构简单，价格便宜，但是线性度差，动态范围小。 闭环式I-FOG利用反馈回路由相位调制器引入与Sagnac相移等值反向的非互易相移，是一种较精密且复杂的FOG，主要用于中等精度的惯导系统。 * 光纤陀螺概述 光纤陀螺的定义、简介、特点； 光纤陀螺的分类； 光纤陀螺的工作原理； 光纤陀螺的误差分析； 光纤陀螺的应用与发展。 内容安排 中文名：光纤陀螺 英文名: Fiber Optic Gyro 定 义：应用激光及光导纤维技术测量物体相对于惯 性空间的角速度或转动角度的无自转质量的新 型光学陀螺仪。 第1节光纤陀螺的定义、简介、特点 简介： 光纤陀螺是一种用于惯性导航的光纤传感器。 陀螺仪(gyroscope)意即“旋转指示器”，是指敏感角速率和角偏差的一种传感器。 光纤陀螺仪是广义上的陀螺仪，是根据近代物理学原理制成的具有陀螺效应的传感器。因其无活动部件——高速转子，称为固态陀螺仪。 第1节光纤陀螺的定义、简介、特点 与机电陀螺、激光陀螺相比，具有如下特点： (1)零部件少，仪器牢固稳定，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力； (2)绕制的光