民用光纤陀螺的功能实现是基于光通过长达5千米的光纤线圈后的干涉。两束激光从同一光纤的两端同时射入光纤中。由于光的速度是固定的,在存在转动的情况下,其中的一束光的光程要比另一束光的光程要略短,使两束光间存在相位差,该相位差可以通过干涉仪测得(塞格尼克效应)。这样,就可以把角速度的分量转换成可以通过光电探测器测得的干涉模式的变化。民用光纤陀螺它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件,即可作为信号传感器。随着集成光路的发展,可在单块芯片上实现非常复杂的功能,可以将几毫米直径的集成环形腔激光器、光电检测电路都集成在同一芯片上,作为集成光学陀螺仪的敏感元件,这样可以大大减小现有光学陀螺仪的质量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制热效应,增加可靠性,因此利用集成光学技术制造的光学陀螺仪具有良好的发展前景。
民用光纤陀螺光纤线圈是光纤陀螺中用于敏感输入角速度引起的两相向传播光波之间Sagnac相位差的部件,因而是影响光纤陀螺性能的主要因素。光纤线圈可以分为有骨架和无骨架两种,目前得到广泛工程化应用的是有骨架的光纤线圈。对光纤陀螺有影响的光纤线圈参数主要有光纤线圈的结构参数、损耗、偏振串音、应力分布及光纤线圈的对称性。其中,光纤环骨架的强度、温度变化速率、温度变化下的形变量对光纤线圈的参数影响较大。减小光纤线圈在振动和温变情况下的形变和温变速率可以大幅度提高光纤陀螺的性能。 随着光纤陀螺的广泛应用,光纤陀螺中各个光电器件对结构的要求不断细化,例如,光纤线圈要求其骨架要有较高的机械强度和很小的热膨胀性;光源要求其安装板有好的散热性能;陀螺基座要有较高的机械强度和好的散热性能;相位调制器(Y波导)要求绝缘;电路板要求有良好的散热,并且与光纤线圈热隔离。
陀螺仪原理,陀螺仪可分为一代机械陀螺仪、二代激光陀螺仪、三代光纤陀螺仪。光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件,由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的不同,决定了敏感元件的角位移。民用光纤陀螺通过光环,两束不同方向进入光环,绕一圈回来进行相干叠加。民用光纤陀螺具有结构简单、价格便宜、消耗功率低等优点,缺点是输入一输出线性度差、动态范围小,主要用作角度传感器。开环的干涉型光纤陀螺的基本结构是一个环形双光束干涉仪。主要用于对精度要求不高、体积小的场合。
光纤陀螺仪的工作原理光纤陀螺仪是一种利用光纤干涉技术测量角速度的仪器。它基于Sagnac效应,当一对反向传播的光信号在干涉仪中产生干涉时,旋转角速度会对干涉结果产生影响。具体工作原理如下:激光器发出光信号,通过分束器进入干涉仪。光信号在干涉仪中产生干涉,反向传播并相遇。干涉结果通过检测器进行检测,得到相位差。相位差与旋转角速度成比例关系,通过标定可得到比例系数,即陀螺仪的灵敏度。终通过检测得到的相位差和灵敏度,可计算出旋转角速度。光纤陀螺仪具有精度高、响应快、线性度好、体积小、耐恶劣环境等优点,在航空、航天、汽车等领域得到广泛应用。以上信息由专业从事民用光纤陀螺的航新于2025/1/2 7:11:02发布
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