光纤陀螺仪原理在物理上叫Sagnac效应。在一个闭合光路中，从同一光源发出的两束光，相对传播，汇合到同一探测点将产生干涉，若该闭合光路存在相对于惯性空间的旋转，则沿正、反方向传播的光束将产生光程差，该差值与上旋转角速度成正比。利用光电探测器测相位差计算出旋转角速度。从公式可看出，光纤的长度越长，光行走半径越大，光波长越短。干涉效应越明显。所以光纤陀螺体积越大，精度越高。Sagnac效应本质上是一种相对论效应，对光纤陀螺的设计非常重要。光纤陀螺原理是一束光从光电管发出，经过耦合器（1端进入到3端）。通过光环，两束不同方向进入光环，绕一圈回来进行相干叠加。返回的光回到发光二极管，通过发光二极管探测强度。光纤陀螺原理看起来比较简单，但重要的是如何把影响两束光光程因素排除掉。这是做光纤陀螺面临的重要的问题。
当前光纤陀螺主要采用干涉式光纤陀螺(IFOG)、谐振式光纤陀螺(RFOG)两种方案。干涉式光纤陀螺相对比较成熟，为了提高系统探测精度降低噪声，采用了超辐射发光光源(SLD)及长达数百米的保偏光纤线圈，同时也带来了系统体积重量较大，系统稳定性降低、成本较高的缺点。谐振式光纤陀螺采用循环光束之间的多波干涉的原理，可以在较短的光纤中获得较高的探测精度，使需要高相干光源Δυ<100 kHz、低损耗的保偏耦合器，而且高相干光源也引入了较强的后向反射散射噪声。在此之后又提出了一种再入式光纤陀螺(REFOG)，该种陀螺采用低相干光源(SLD)，利用光在谐振腔中相向传输的光传输相同圈数后出涉的原理，获得较高的输出曲线精细度，通过光放大器有源放大可获得较高的探测灵敏度，缺点是输出中包含了大量无转动信息(直接通过耦合器未进入谐振腔)的光，使其在无源情况下探测灵敏度较低，即使是在有源情况下，由于增益饱和也给光放大器带来了负担。而且采用SLD始终是陀螺方案中的一种折中，但该器件存在工艺技术较复杂、输出功率较低(一般<150 μW)、价格昂贵、光源稳定性差等缺点，特别是限制了多轴系统中光源复用方案系统精度的提高。
陀螺效应的基本思想是高速旋转物体具有确定的指向性，这种效应让陀螺仪可以测量沿惯性空间的角速度/角位移。因为角速度是基本物理量，所以陀螺仪的用途非常广。光纤陀螺仪从光源发出的光波被分束器分为两束，一束透射过分束器后经准直透镜耦合进光纤线圈后顺时针传播，由光纤线圈出射后经准直透镜准直后透射过分束器。另一束被分束器反射后经准直透镜耦合进光纤线圈后逆时针传播，由光纤线圈出射后经准直透镜准直后被分束器反射。两束光会合后产生干涉信号，干涉信号的强度随光纤线圈法向的输入角速度变化而变化，通过探测器检测干涉信号的强度变化，可以获得输入的角速度变化。
以上信息由专业从事光纤陀螺仪的航新于2024/5/5 9:02:54发布
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