光纤陀螺仪与其他陀螺仪的比较.docx

光纤陀螺仪与其他陀螺仪的比较 现代陀螺仪是现代航空、航海、航天和国防工业中广泛使用的一种惯性制导仪器，它的发展对一个国家的工业、国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来，现代陀螺仪的发展己经进入了一个全新的阶段。1976 年提出了现代光纤陀螺仪的基本设想以后，现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展，与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等优点，所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外， 还有现代集成式的振动陀螺仪，集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度，体积更 小，也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。 机械陀螺有静电、气浮、液浮等类型陀螺仪，其中静电陀螺仪的漂移率可以达到 0.001°/h，甚至更高，能够满足惯性级的精度要求。但是无论是早期的滚珠轴承陀螺，还是后来发展起来的液浮陀螺、挠性陀螺和静电陀螺，这些机械陀螺都有一个共同的特点，就是采用高速转子。由于高速转子容易产生质量不平衡问题， 容易受到加速度的影响，而且需要一段预热时间，转速才能达到稳定。同时，高速转子的磨损较快令其使用寿命有限。机械陀螺共性是存在体积大，结构复杂，可靠性低，带宽和动态范围窄等问题。 压电振动陀螺有振弦、音叉、音片、H 型、方框型、MF 型、圆环型、杯型、圆管型、圆片型等结构形式，振动陀螺的一大特点是体积小、结构简单、可靠性 高。传统的机械陀螺有 300 多个部件，激光陀螺和光纤陀螺也至少有十几个零件， 而压电振动陀螺只有几个工作部件一振梁和换能器。它既无机械陀螺的转动部件， 又无光纤陀螺和激光陀螺由于光藕合带来的许多麻烦，从而大大提高了可靠性。此外，它还具有许多优良特性；启动时间很短(15)，角速度测量范围宽，具有耐冲 击和振动等恶劣环境的能力网。压电振动陀螺的缺点在于精度较低，主要应用于小型飞机的姿态控制、汽车的安全导航、舰船稳定控制等方面。 微机械陀螺存在诸多问题；精度不是很高，稳定性差和可靠性低，仅在一些低精度场合应用，它的应用还处于初始阶段。但随着技术的发展和需求的牵引，其前景十分广阔。尤其是它可以批量生产，因而，其价格低廉(在美国市场上微陀螺价格在 50 美元左右)，具有很大的优势。 光纤陀螺是一种全固态的光学陀螺仪，它的主要优点在于；①无运动部件， 仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③ 启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高(可达 10rad/s)；⑤ 可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽(约为 2000°/s)；⑦寿命长，信号稳定可靠；⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺一起集成捷联式惯性系统传感器。 从以上论述可以看出，光纤陀螺与其它陀螺相比有着非常大的优势，具体各种性能比较见下表。 种类 液浮陀螺 动力调谐陀螺 静电陀螺 环形激光陀螺 光纤陀螺 性能 仪 仪 仪 仪 仪 价格 高 低 高 低 低 可靠性 普通 普通 普通 高 高 耐环境性 良 普通 良 优 优 动态误差 大 大 小 小 小 尺寸 小 中 中 中 中 对数字系统的适应 良 良 差 优 优 性 启动 慢 普通 慢 快 快 精加工要求 高 普通 高 高 无 超精组装室 超精组装室 高 普通 高 高 无