激光陀螺新型槽片
激光陀螺的发展趋势
激光陀螺的发展趋势激光陀螺作为一种高精度的测量仪器,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断发展和需求的增加,激光陀螺的发展呈现出以下几个趋势。
首先,激光陀螺的精度将不断提高。
激光陀螺的精度是评价其性能的重要指标。
目前的激光陀螺已经具备了较高的精度,但仍有提升的空间。
未来,随着材料工艺、激光技术和信号处理算法的不断进步,激光陀螺的精度将得到进一步提高,能够满足更高精度的测量需求。
其次,激光陀螺的体积将进一步缩小。
激光陀螺在航天、导航、地质勘探等领域的应用中,对体积和重量的要求非常高。
为了满足这些要求,激光陀螺的体积将会不断缩小。
随着微纳技术的发展,激光陀螺的微型化将成为可能,从而拓宽了其应用范围。
第三,激光陀螺的价格将逐渐降低。
目前激光陀螺的价格较高,限制了其在一些领域的广泛应用。
但随着技术的发展和应用的推广,激光陀螺的生产规模将逐渐扩大,生产成本会得到降低,并且竞争力也会增强。
这将导致激光陀螺价格的下降,进一步推动其在市场上的普及应用。
第四,激光陀螺的可靠性将得到提高。
激光陀螺在航天、军事等领域的应用中,对其可靠性要求非常高。
目前激光陀螺存在着可靠性不高、寿命较短等问题。
未来,随着新材料的应用和工艺的改进,激光陀螺的可靠性将逐步提高,能够在恶劣环境下正常工作,并且寿命更长。
第五,激光陀螺将与其他传感器相结合。
激光陀螺通常与加速度计等其他传感器配合使用,以获取更为精确的测量结果。
未来,随着多传感器融合技术的发展,激光陀螺将与其他传感器更加紧密地结合,形成更为完善的测量系统。
最后,激光陀螺的应用领域将进一步扩展。
目前激光陀螺主要应用于航天、军事和地质勘探等领域。
未来,随着激光陀螺技术的不断发展和成熟,其在工业控制、自动驾驶、虚拟现实等领域的应用也将得到拓展。
激光陀螺将会成为智能化和信息化时代的重要测量工具。
总之,激光陀螺作为高精度测量仪器,在未来的发展中将会继续提高精度、缩小体积、降低价格、提高可靠性,并与其他传感器相结合,应用领域也将进一步扩展。
新型集成化光学陀螺技术
光 强监控 器 用于控 制 S D 的注 入 电流 。 种 方案 L 这
器件 的光源 和 探 测器 采 用粘 接 的方 法 与环 形 波导 芯 片进 行连 接 ,它采 用 开环 结 构 ,根据 顺 反 时针 方 向 两 个 输 出 信 号 的 相 位 差 来 检 测 旋 转 速 度 。 机 在 样 1 0 ( )/ ~2 0 。 s范围 内测试 了速 率输 出,其 1h内的零
国外 从 2 0世纪 8 0年 代就 已经 开始 了集 成光 学环 形 波 导 的研 究 ,并 预 言其在 陀 螺上 的应 用 。早在 1 8 93
年 ,美 国 Notrp公 司的 A.L w e c r o h a rn e提 出微光 陀螺
接 ,就把 除光 纤线 圈外 的所 有元 器 件集 成 在 一个 模 块
收稿 日期 :2 1.30 0 00.1 作 者简 介 :王卓伟 ( 90),男 ,助 教,主 要研究 方 向为仪表 自动 化 18 .
器 、集 成光 学调 制器 集成 在一 个模 块 内可 以实现 光纤
陀螺 的小型 化和低 成本 。 日本 的 T kme o i c公司报道 了 他们研 制 的一体化 模块 样机 。 图 1 示l, 如 所 通过 一个
Ab t a t h o c p d c a a tr f h e t p fit g a e p ia g r s o e a e i t d c d t e d v lp n f e e s r c :T e c n e ta h r c es o e n w e o e r td o t l y o c p r n r u e , h e e o me t s n t y n c o o t h
u o pia R sn tr eh oo y V GO ) p nO t l eo a cn lg , I R 样机 L。该 c oT 2 J 公 司所 采 用 的环 形波 导 结 构 以及 样机 图片分 别如 图 3 和 图 4所示 。
激光陀螺反射镜超光滑表面加工技术的研究
万方数据万方数据万方数据万方数据第4期彭勇林等:激光陀螺反射镜超光滑表面加工技术的研究·65·表1不同抛光方式优缺点比较≥≮普通抛光小磨头抛光模抛光优缺点\抛光运动轨迹相对抛光运动轨迹相对l简单,不利于抛光复杂,利于抛光抛光模面积大,工小抛光模面积较件和抛光模之间的小,工件和抛光模2吸附力较大,不利之间的吸附力较于精抛小,利于精抛摆架的微颧和摆架弹性卸荷法兰连接回摆时的回转停滞头缓冲了摆架的微3颤和摆架回摆时的影响抛光质量,不回转停滞,利于利于精抛精抛抛光压强不可随意抛光压强可随意减4减小,不利于精抛小,利于精抛3.4抛光液的配制改进在前文所述抛光液选取中,虽然氧化铈颗粒较为均匀,但还会含有少量的大颗粒氧化铈,这些大颗粒会影响抛光质量。
实验中,笔者对抛光液的配制做了新的改进,将氧化硅和氧化铈按1:1的比例混合配制成抛光液,先用石英玻璃或微晶玻璃工具盘进行粗抛,将粗抛的抛光残液收集起来,用高纯氮吹气使粗抛残液充分悬浮,静置数小时后,用虹吸法选取中层悬浮液作为备用抛光液,再将备用抛光液反复用高纯氮吹气悬浮和虹吸3~4次,取得的抛光液作为精抛抛光液。
用该方法取得的抛光液中抛光粉颗粒较细且均匀,且含有较多的氧化硅乳胶,抛光颗粒易于悬浮,有利于超光滑表面加工。
抛光液的酸碱性对激光陀螺反射镜超光滑表面的获取也有较大影响。
抛光液呈酸性时,玻璃中的碱金属离子游离出来后在酸性环境下不易生成碱性水和化合物附着在工件表面,更容易获得超光滑表面。
事实上,在采用中性抛光液加工激光陀螺反射镜时,笔者发现加工完成的激光陀螺反射镜表面在散射显微镜下观察会有麻点,该类麻点大部分为抛光液中的颗粒经由碱性水和化合物附着在工件表面而形成的。
实验中我们配置了PH值为4的抛光液,采用该抛光液抛光取得了较好的效果。
4激光陀螺反射镜超光滑表面加工实验笔者用设计的弹性卸荷法兰连接头及小磨头抛光模进行了激光陀螺反射镜超光滑表面加工实验,在精抛时采用了新配制的精抛抛光液,使用柠檬酸调节抛光液PH值至4。
激光陀螺仪综述
激光陀螺仪综述姓名:学号:20101、激光陀螺仪概述现代陀螺仪是一种能够精确的定位运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器,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,它的精度受到了许多方面的制约。
2、激光陀螺仪的原理及分类2.1激光陀螺仪的原理激光陀螺仪的原理是利用光程差来测量旋转角速度( Sagnac 效应)。
在闭合光路中,由同一光源发出的沿顺时针方向和反时针方向传输的两束光和光干涉,利用检测相位差或干涉条纹的变化,就可以测出闭合光路旋转角速度。
激光陀螺仪的基本元件是环形激光器,环形激光器由三角形或正方形的石英制成的闭合光路组成,内有一个或几个装有混合气体(氦氖气体)的管子,两个不透明的反射和一个半透明镜。
用高频电源或直流电源激发混合气体,产生单色激光。
为维持路谐振,回路的周长应为光波波长的整数倍。
用半透明镜将激光导出回路,经反射镜使两束相反传输的激光干涉,通过光电探测器和电路输入与输出角度成比例的数字信号。
2.2激光陀螺仪的分类激光陀螺原理上根本不同于普通的机电式陀螺。
常规机电转子陀螺依据普通的刚体力学原理按照机械储能方式工作,而激光陀螺是以双向行波的环形激光器为核心的量子光学仪表,其依据基于广义相对论的Sagnac效应。
所谓的Sagnac 效应是指在任意几何形状的闭合光路中,从某一观察点出发的一对光波沿相反方向运行一周后又回到该观察点时,这对光波的相位将由于该闭合环形光路相对于惯性空间的旋转而不同。
其相位差(或光程差)的大小与闭合光路的转动速率成正比。
激光谐振腔内的相位差又可以成为放大数百万倍的频率差,这样就可以通过测量光电信号的频率来测量物体的角速度、角度等。
图1:激光陀螺仪的结构示意图与传统的机电式陀螺仪相比,激光陀螺仪构成简单,其主体为微晶玻璃腔体以及反射镜构成一个光学环形谐振腔,另外还有偏频系统、稳频控制系统、信号读出系统、信号处理系统、高压电源、磁屏蔽单元等部分。
激光陀螺仪的原理与应用
激光陀螺仪的原理与应用激光陀螺仪是一种基于光学原理的高精度、高稳定性的惯性导航传感器。
它利用旋转后的Sagnac效应,通过光纤和光学器件来测量角速度,从而确定导航物体的姿态和旋转信息。
本文将详细介绍激光陀螺仪的原理与应用。
首先,我们来了解Sagnac效应。
Sagnac效应是一个相对论效应,它描述了在一个旋转的参考系中传播的光的传播时间差。
如果平面光波经过旋转的介质后回到原点,那么在旋转情况下,由于一侧边与旋转平面一起旋转,而另一侧边则不动,所以光波在传播时间上产生差异,这就是Sagnac效应。
而光纤干涉则是利用两束光线合成的干涉现象来测量光路差。
激光陀螺仪将激光分成两束,一束沿顺时针方向传输,另一束沿逆时针方向传输。
在光纤环形路径上,两束光线会经过一系列的反射和传输,在最终合并的地方形成干涉纹。
根据干涉纹的变化,可以精确测量光线的传播时间差,从而计算出陀螺仪的角速度。
1.惯性导航系统:激光陀螺仪可以通过测量姿态和旋转信息来辅助导航和定位系统,特别是在没有GPS信号或GPS信号不可靠的情况下。
它在无人飞行器、导弹系统和航天器中的应用非常广泛。
2.航空航天工业:激光陀螺仪可以在飞行中测量飞机或导弹的姿态和旋转信息,从而提供导航、导弹制导和飞行控制等方面的支持。
它能够提供高精度的姿态测量,可以在飞行中实时修正姿态。
3.地震勘探:激光陀螺仪可以通过测量地表的旋转信息,来检测和测量地震的发生和水平。
它在地震预警系统中起到重要作用,提供准确的地震数据,以便及时采取适当的措施。
4.船舶导航:激光陀螺仪可以用于大型船舶的导航和航海系统中,通过测量船舶的姿态和角速度来提供精确的导航信息。
船舶在恶劣的水域或海况下,激光陀螺仪可以提供高精度的姿态稳定性,提高船只的驾驶稳定性和安全性。
5.建筑工程:激光陀螺仪可以用于高楼建筑的倾斜角测量,通过精确的测量角度来保证建筑物的垂直度和稳定性。
在大型桥梁和高速公路工程中,激光陀螺仪还可以用于测量和监测桥梁的倾斜度和变形。
国内外激光陀螺调研报告
国内外激光陀螺调研报告1、激光陀螺的发展历程和水平1.1激光陀螺发展历程1913年法国物理学家G. Sagnac提出环形光干涉与输入角速度成正比的sagnac 效应。
1960年7月7日第一台红宝石固体激光器诞生。
美国人C. V. Heer(1961年)和A. H. Rosenthal(1962年)提出将激光器用于Sagnac干涉仪构成激光陀螺。
1962年0.6328μm波长He-Ne气体激光器实现运转。
此时美、英、法、前苏联开始研制用激光来作为方位测向器,称之为激光陀螺仪,其原理是利用光程差来测量旋转角速度(Sagnac效应)。
1963年2月美国斯佩里公司的Macek和Davis宣布他们用环形行波激光器感测转速率获得成功,研制出世界上第一台环形激光陀螺实验装置,该装置的光程长达4米,精度约50°/h。
激光陀螺固有的闭锁效应以及零漂误差等给激光陀螺的研制带来许多困难,直到70年代,美国和法国的一些公司才陆续有激光陀螺产品问世。
1972年,霍尼韦尔公司研制出GG-1300型激光陀螺仪,经随后的改进后其零漂值达0.004º/h,尺寸大小为18cm×20cm×5cm,重量为3公斤。
1975年,霍尼韦尔公司又研制出机械抖动偏频的单轴激光陀螺,并首次成功地应用于战术飞机。
激光陀螺从此进入实用阶段。
并且成功地应用到战术导弹、直升机、潜艇、运载火箭等项目上。
80年代初期,激光陀螺进入批量生产阶段。
1982年,霍尼韦尔公司研制的ARINC 704激光陀螺惯性基准系统正式投入民用航线使用,该系统使用的是GG1342激光陀螺。
现在,世界上的大中型民航客机(如波音系列和空中客车系列)基本上都安装了激光陀螺惯性基准系统,用于导航与稳定。
80年代后期,霍尼韦尔公司和Litton 公司研制成功的激光陀螺产品零漂值优于0.01º/h,在航空领域获得广泛的应用。
90年代,又解决了激光陀螺的光学集成和数字化技术,使其更加易于工程实现。
激光陀螺
激光陀螺陀螺仪是惯性导航的主要器件之一。
传统的机电陀螺离不开高速转动的转子,使用起来很不方便。
长期以来,人们一直寻求制造出没有机械转子的陀螺仪。
激光陀螺就是这种陀螺仪,它不使用机械转子,而是使用沿闭合光路运转的激光光束。
因此,它完全是一个光学元件,只是从功能来说,和机电陀螺一样,用来测定相对惯性空间的转速和方位,所以还叫做“陀螺”。
激光陀螺现已用于战术飞机、战术导弹、巡航导弹、海军火炮基准、反坦克导弹、波音民航机以及战略导弹等的导航上。
激光陀螺的研制,从理论到工艺,技术都是很复杂的,但基本的原理却是可以在普通物理水平上进行讨论的。
图2-15是环形干涉示意图(为方便推导,设它是一正方形)。
当环路对惯性空间没有转动时,逆时针光和顺时针光每圈的光程L 是相等的,没有光程差。
当有转动角速度ω时,两束光绕每圈的光程就不相等。
由于光速相对于惯性空间坐标系不变,设逆时针光在环路中绕一圈的光程为L ,则所需时间为cL ++=τ 由图所示角速度ω的转动方向,很容易得出如下关系+++=τω0r L Lc L r L ++=ω0 解得:⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=+c r L L ω01 同理,可得顺时针光在环路中绕一圈的光程是⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=-c r L L ω01两束光的光程差为 L c r c r L L ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛-=--+21/200ωω ∽ L c r ⋅ω02 考虑到环的面积为 021Lr A =,最后得到顺、逆时针光在环路中绕一圈的光程差 ω⋅=--+cA L L 4 (2-12) 可以证明上式对任意环形路都是正确的。
用光学方法测角速度并不是现在才有的,迈克耳逊—盖尔早在1925年用一个A = 600×300m 2的大环路测量过地球自转角速度,得到了1/4波长的光程差。
地球自转角速度ω = 7.269×10-5rad / s , 代入(1-12)式得 L +-L -=0.174×10-6m 假设用的是波长λ = 0.7μm 的红光,上述光程差正好为λ / 4。
激光陀螺简介
激光陀螺仪现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器,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。
简介现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种,它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。
塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。
也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。
利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度,这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪,如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉,也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度,就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。
从这个简单的介绍可以看出,干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小,所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度,而谐振式的陀螺仪在实现干涉时,它的光程差较大,所以它所要求的光源必须有很好的单色性。
自从上个世纪七十年代以来,现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。
1976年等提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,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*等等优点,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的陀螺仪,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。
我国激光陀螺制造技术简述
我国激光陀螺制造技术简述1.引言1.1 概述概述:激光陀螺是一种利用光学原理进行测量和稳定导航的高精度仪器。
它通过利用激光干涉的技术,实现对角速度的测量,从而使得惯性导航和导航系统的精度大幅提升。
激光陀螺具有很高的灵敏度和精确度,可以实现对角速度的精确测量,其稳定性和可靠性也远远超过了传统机械陀螺。
因此,激光陀螺在航天、航海、导航、定位等领域具有广泛的应用前景。
本文将简要介绍我国激光陀螺制造技术的发展现状和未来发展趋势。
首先,将介绍激光陀螺的原理和基本工作原理,然后重点探讨我国激光陀螺制造技术的研究与发展情况。
最后,将总结目前激光陀螺制造技术的现状,并展望我国激光陀螺制造技术的未来发展方向。
通过本文的介绍,读者可以了解到我国激光陀螺制造技术在航天、航海、导航、定位等领域的应用现状,同时也能够了解到我国激光陀螺制造技术的发展潜力和未来发展方向。
希望本文能对读者进一步了解和认识我国激光陀螺制造技术起到一定的帮助和指导作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:文章结构:本文主要从概述、正文和结论三个方面介绍我国激光陀螺制造技术的发展情况。
首先,在引言部分中概述激光陀螺的基本原理和应用领域,并明确本文的目的。
接着,在正文部分分为两个小节,分别是激光陀螺的原理和我国激光陀螺制造技术的发展。
其中,激光陀螺的原理部分将详细介绍激光陀螺的工作原理和关键技术要点。
而我国激光陀螺制造技术的发展部分将回顾我国激光陀螺制造技术的历史发展过程,并重点介绍我国在激光陀螺制造方面取得的成就和创新。
最后,在结论部分,将总结激光陀螺制造技术的现状,概述我国激光陀螺制造技术的未来发展前景,并展望未来我国在激光陀螺制造领域的发展方向。
通过以上文章结构的安排,旨在系统而全面地介绍我国激光陀螺制造技术的发展情况,使读者能够全面了解激光陀螺的原理和我国在该领域的科技进步。
同时,结合发展趋势和前景,为我国激光陀螺制造技术未来的发展提供展望和思考。
二频机抖激光陀螺原理
二频机抖激光陀螺原理
二频机抖激光陀螺的原理是Sagnac效应。
与传统的机械陀螺相比,激光陀螺具有精度高、耐环境性能好、动态性能好、启动时间短、寿命长及数字式输出等特点,是捷联式惯性导航系统的理想元件。
Sagnac效应是当两个相对传播的光束在闭合回路中传播时,它们所携带的
信号在稳定条件下出现相位差的现象。
这种效应在光学领域有广泛的应用,包括但不限于光纤陀螺、激光陀螺等。
二频机抖激光陀螺通过信号读出装置输出两路相位差为π/2的正弦拍频信号,可以得出闭锁阈值、抖动调制和放点噪声等信息。
以上内容仅供参考,建议查阅关于二频机抖激光陀螺的书籍或咨询专业人士获取更准确的信息。
激光陀螺仪工作原理
激光陀螺仪工作原理
激光陀螺仪(Laser Gyro)是一种基于光学返波原理测量角速
度的仪器。
其工作原理可以简单地分为两个部分:光学干涉与Sagnac效应。
首先,激光陀螺仪通过一束激光器发射的激光束分为两部分。
一部分经过一个光路,称为传递光路;另一部分则通过旋转的陀螺仪体,称为旋转光路。
在传递光路中,激光束被分成两个,一个经过一个镜面反射回来,两束光再次交汇形成干涉。
这个干涉现象可以用来测量陀螺仪体旋转时的角速度。
其次,激光陀螺仪利用Sagnac效应来测量旋转角速度。
当整
个陀螺仪体旋转时,旋转光路中的光束会因为Sagnac效应而
有一个相对位移。
这个位移会影响到传递光路中的光束干涉现象,并且与陀螺仪体的旋转角速度成正比。
通过测量光束的干涉信号,就可以计算出陀螺仪体的旋转角速度。
总结起来,激光陀螺仪工作的原理就是利用光学干涉和Sagnac效应来测量陀螺仪体的旋转角速度。
通过测量干涉信
号的变化,可以精确地得到陀螺仪体的旋转速度信息。
这使得激光陀螺仪在惯性导航、航空航天和地震测量等领域中有着广泛的应用。
激光陀螺仪原理
激光陀螺仪原理
激光陀螺仪原理是利用激光的干涉原理来测量物体的旋转角速度的一种仪器。
该原理基于受到科里奥利力的影响,当物体发生旋转时,激光束经过旋转后的路径差会引起干涉条纹的移动,通过测量移动的干涉条纹数来计算物体的旋转角速度。
激光陀螺仪通常由一个光源和两个相邻的光探测器构成。
光源通过分束器分成两束相干的平行激光束,分别由光路1和光路
2进入陀螺仪中。
光路1和光路2在陀螺仪的内部分别沿着两
个正交的轴进行封闭环形路径传播。
当陀螺仪处于静止状态时,两束激光束的光程差为零,干涉条纹处于静止状态。
但当陀螺仪受到旋转时,光程差会发生变化,引起干涉条纹的移动。
应用干涉仪的原理,可以通过光探测器对干涉条纹的移动进行测量,并将移动的干涉条纹数转化为角速度。
激光陀螺仪的精度取决于干涉条纹的移动量的精确测量。
通常使用光电探测器来检测干涉条纹的移动,并将其转化为电信号。
这些电信号经过放大和处理后,传送到计算机或显示器上进行处理和显示。
激光陀螺仪具有很高的精度和稳定性,可以应用于惯性导航、航天器姿态控制、地震测量等领域。
它相比于其他类型的陀螺仪具有较小的尺寸和重量,同时也不会因为其结构的机械磨损而导致性能的下降,因此在一些高精度和长寿命要求的应用中得到了广泛的应用。
2024年激光陀螺市场前景分析
2024年激光陀螺市场前景分析引言激光陀螺是一种基于激光技术的高精度测量仪器,广泛应用于导航、航天、能源、工程等领域。
随着科技的不断发展,激光陀螺的市场前景备受关注。
本文将从市场需求、竞争态势和发展趋势三个方面对激光陀螺市场前景进行分析。
市场需求1. 导航和航天领域需求强劲随着卫星导航系统的普及和航天活动的增多,导航和航天领域对激光陀螺的需求不断增长。
激光陀螺作为高精度测量仪器,可以提供准确的导航数据,对改善空天导航系统的性能至关重要。
2. 能源行业对高精度测量的需求能源行业需要进行各种精确的测量工作,如地震勘探、油田开发等。
激光陀螺因其高精度、低噪声的特点,成为能源行业的理想选择。
随着能源需求的增长,对激光陀螺的需求也将进一步提升。
3. 工程施工测量需求增加工程施工过程中需要进行各类测量工作,如地表测量、隧道测量等。
激光陀螺因其测量精度高、反应快的特点,已逐渐成为工程施工测量领域的主流设备。
随着城市建设和基础设施建设的不断推进,对激光陀螺的需求将持续增加。
竞争态势1. 市场竞争激烈激光陀螺市场竞争激烈,主要竞争对手包括国内外知名企业。
这些企业在技术研发、产品质量、市场推广等方面具有一定优势,对新进入的企业构成一定的竞争压力。
2. 技术创新成为竞争关键技术创新是激光陀螺市场竞争的关键因素。
随着科技的不断进步,新的激光陀螺技术不断涌现,如光纤陀螺、微机电系统陀螺等。
这些技术的出现,不仅提高了激光陀螺的性能,还降低了成本,增强了市场竞争力。
发展趋势1. 小型化、便携化趋势明显随着科技的不断进步,激光陀螺的体积越来越小,重量越来越轻,便于携带和使用。
这使得激光陀螺在军事、航空、航天等领域的应用更加广泛,同时也满足了用户对于便携、轻便设备的需求。
2. 精度提升是发展趋势随着科技的不断进步,激光陀螺的测量精度不断提升。
高精度的激光陀螺可以提供更准确的数据,满足用户对于精度要求的不断提高。
精度提升还将推动激光陀螺在导航、航天等领域的应用进一步扩大。
2024年激光陀螺仪市场前景分析
2024年激光陀螺仪市场前景分析引言激光陀螺仪作为一种常见的惯性传感器,在航空航天、导航、自动驾驶等领域起到了重要作用。
本文将对激光陀螺仪市场前景进行分析,探讨其发展趋势和市场潜力。
1. 激光陀螺仪的基本原理激光陀螺仪基于所谓的光纤干涉原理,通过测量由旋转物体引起的光纤路径长度的变化来感知角速度。
其基本原理是将激光束分成两束,分别通过两个光纤回路,并在检测器处重新合并。
当传感器发生转动时,由于康普顿效应导致光路的长度发生变化,从而产生了干涉现象。
通过测量干涉光强的变化,可以计算出角速度。
2. 激光陀螺仪市场现状目前,激光陀螺仪已经广泛应用于航空航天、导航和自动驾驶等领域。
航空航天领域的需求推动了激光陀螺仪的发展,例如姿态控制、导航定位和导弹制导等,都对高精度和高稳定性的激光陀螺仪有着很高的要求。
同时,随着自动驾驶技术的快速发展,激光陀螺仪在车载惯导系统中的应用也在不断增加。
3. 激光陀螺仪市场发展趋势3.1 技术进步驱动市场增长随着激光技术的不断发展和创新,激光陀螺仪的性能得到了显著提升。
新型的激光陀螺仪采用了更先进的光纤干涉技术和信号处理算法,具备更高的测量精度和更低的噪声水平。
这种技术进步将进一步扩大激光陀螺仪的应用范围,推动市场增长。
3.2 自动驾驶需求推动市场增长随着自动驾驶技术的普及和应用场景的增加,对于高精度惯性传感器的需求也在不断增加。
激光陀螺仪作为自动驾驶系统中必不可少的组成部分,将在这一领域发挥重要作用。
预计随着自动驾驶技术的推广,激光陀螺仪市场将迎来更多的机遇。
3.3 新兴市场的爆发增长除了航空航天和自动驾驶领域,激光陀螺仪在其他新兴市场也有较大的应用潜力。
例如虚拟现实和增强现实领域的发展,对于高精度的姿态跟踪需求很高,激光陀螺仪可以提供准确的角度测量数据。
因此,在这些新兴市场的不断扩大,将为激光陀螺仪市场带来新的增长机会。
4. 激光陀螺仪市场的挑战和问题虽然激光陀螺仪市场前景广阔,但也面临一些挑战和问题。
激光陀螺仪的原理与应用
激光陀螺仪的原理与应用1. 什么是激光陀螺仪?激光陀螺仪是一种采用激光技术进行测量的陀螺仪。
它通过利用光的干涉与散射现象,测量出物体旋转的角速度和角位移,可以用于惯性导航系统、惯性测量单元等应用。
2. 激光陀螺仪的工作原理激光陀螺仪的工作原理基于光的干涉与散射现象。
它包括一个光路系统和一个探测系统。
光路系统:光路系统由激光器、分光器、光纤、光栅、光电二极管等组成。
激光器发出的激光经过分光器分成两束,分别进入顺时针方向旋转和逆时针方向旋转的光纤。
然后,光纤输出的两束光经过光栅的干涉产生相位差,最后被光电二极管接收。
探测系统:探测系统由光电二极管和信号处理电路组成。
光电二极管将接收到的干涉光转化为电信号,经过信号处理电路放大和滤波后,提取出角速度信号。
3. 激光陀螺仪的优点激光陀螺仪相比其他类型的陀螺仪具有一些优点,包括:•高精度:激光陀螺仪的测量精度高,可以提供精准的角速度和角位移信息。
•高稳定性:激光陀螺仪在不同温度、压力等环境下都能保持较好的测量稳定性。
•长寿命:激光陀螺仪的寿命长,可以用于长期运行的系统和设备。
•低噪声:激光陀螺仪的测量信号噪声低,能够准确地感知微小的角速度变化。
4. 激光陀螺仪的应用激光陀螺仪在许多领域都有广泛的应用,主要包括:4.1 惯性导航系统激光陀螺仪可以用于惯性导航系统中,提供准确的航位信息。
它可以测量飞行器、船舶、车辆等运动的角速度和角位移,提供导航和定位的数据。
4.2 惯性测量单元激光陀螺仪可以用于惯性测量单元中,测量对象的姿态和运动状态。
它可以应用在无人机、机器人、汽车等设备中,提供姿态稳定和运动控制所需的测量数据。
4.3 光电稳定平台激光陀螺仪可以用于光电稳定平台中,平衡和稳定光学器件的姿态。
它可以消除振动和扰动对光学系统造成的影响,提高光学系统的稳定性和精度。
4.4 惯性测绘仪激光陀螺仪可以用于惯性测绘仪中,绘制地球表面的地貌和地理特征。
它可以测量飞机、船舶等载具的角速度和角位移,提供制图所需的测量数据。
激光陀螺原理
激光陀螺原理
激光陀螺是一种利用激光技术来实现精密测量的仪器,它的工作原理基于光学干涉和陀螺效应。
激光陀螺通过测量光的传播时间差来检测物体的旋转状态,从而实现精准的导航和定位。
激光陀螺的原理基于光的干涉效应。
当光线经过不同路径传播后再汇聚在一起时,如果光程差满足一定条件,就会发生干涉现象。
激光陀螺利用这种干涉效应来测量光的传播时间,从而确定物体的旋转角度。
当物体发生旋转时,光在不同方向上传播的距离会发生变化,导致光程差的变化,最终通过测量光程差的变化来确定物体的旋转状态。
另一方面,激光陀螺还利用了陀螺效应。
陀螺效应是指当一个旋转体发生旋转时,其自身会产生一个额外的力矩,使得旋转轴相对于其它参考物体保持不变。
激光陀螺利用陀螺效应来实现对物体旋转状态的测量,通过测量旋转轴相对于参考物体的变化来确定物体的旋转角度。
激光陀螺的工作原理可以简单地理解为利用光的干涉效应和陀螺效应来测量物体的旋转状态。
通过精准的光学测量和信号处理,激光陀螺能够实现高精度的导航和定位,广泛应用于航天、航空、军事和科研领域。
总的来说,激光陀螺是一种基于光学原理的精密测量仪器,利用光
的干涉效应和陀螺效应来实现对物体旋转状态的测量。
其工作原理复杂而精密,需要高度的光学技术和信号处理技术支持。
激光陀螺的发展为现代科技领域提供了重要的技术支持,推动了导航和定位技术的发展,为人类探索未知领域提供了重要的帮助。
激光陀螺原理
激光陀螺原理
激光陀螺是一种利用激光技术测量旋转角速度的仪器。
其原理基于光学陀螺的运行方式,通过光的干涉效应来检测旋转角速度。
激光陀螺的工作原理可以简单理解为光在旋转的环境中传播时,会受到旋转的影响,从而产生干涉效应,通过检测这种干涉效应来确定旋转的角速度。
激光陀螺的基本结构包括激光器、光路系统、探测器和信号处理器等组成部分。
激光器发射出单色、相干性强的激光光束,经过光路系统的反射和干涉后,最终到达探测器。
当激光光束受到旋转环境的影响时,会产生干涉效应,这种干涉效应会在探测器中转化为电信号,经过信号处理器处理后得到旋转角速度的测量结果。
激光陀螺相比传统机械陀螺具有更高的精度和稳定性,可以应用于导航、姿态控制、地震监测等领域。
激光陀螺的优势在于其无机械运动部件,因此不受机械磨损和惯性等因素的影响,具有更长的使用寿命和更高的测量精度。
激光陀螺的原理虽然复杂,但在实际应用中却具有广泛的用途。
通过不断的技术创新和改进,激光陀螺的性能得到了进一步提升,使其在航天、航空、军事等领域发挥着重要作用。
激光陀螺的发展不仅推动了光学技术的进步,也为人类社会的发展做出了重要贡献。
总的来说,激光陀螺的原理虽然复杂,但其应用前景广阔,为人类
社会的发展带来了巨大的推动力。
随着科技的不断进步和应用需求的增加,相信激光陀螺将在未来发展中发挥出更加重要的作用,为人类社会的发展带来更多的惊喜和便利。
激光陀螺仪结构
激光陀螺仪结构激光陀螺仪是一种基于激光技术的精密测量仪器,用于测量和检测物体的旋转角速度和角位移。
它采用了激光干涉的原理,通过测量激光光束的相位差来确定物体的旋转角度。
激光陀螺仪的结构是其能够正常工作的基础,下面将详细介绍激光陀螺仪的结构。
激光陀螺仪主要由激光器、光路系统、检测器和信号处理系统四个部分组成。
首先是激光器部分。
激光器是激光陀螺仪的光源,通常采用半导体激光器。
激光器产生的激光光束经过调制器调制后,进入光路系统。
光路系统是激光陀螺仪中的核心部分,它主要包括分束器、偏振器、光纤耦合器、光纤环以及光纤光栅等光学元件。
激光光束经过分束器分成两束,一束经过一个光纤环一周后与另一束光束进行干涉,干涉后的光束再次通过光纤耦合器进入检测器。
检测器用于检测干涉光束的相位差,并将其转化为电信号输出。
激光陀螺仪常用的检测器有光电二极管(PD)和光电探测器(PSD)等。
检测器接收到干涉光束后,根据光束的干涉情况产生电流信号,这个电流信号与物体的旋转角速度和角位移相关。
信号处理系统是激光陀螺仪的核心,它用于处理检测器输出的电信号,并将其转化为旋转角速度和角位移等物理量。
信号处理系统通常由放大器、滤波器和模数转换器等电子元件组成。
放大器用于放大检测器输出的微弱信号,滤波器用于去除噪声和杂散信号,模数转换器将模拟信号转换为数字信号,以便于后续的数字处理和分析。
总结起来,激光陀螺仪的结构主要包括激光器、光路系统、检测器和信号处理系统四个部分。
激光器产生激光光束,光路系统将激光光束引导到检测器,检测器将干涉光束转化为电信号输出,信号处理系统对电信号进行放大、滤波和模数转换等处理,最终得到物体的旋转角速度和角位移等信息。
激光陀螺仪的结构设计应该具备稳定性和精确性。
在设计过程中,需要考虑光学元件的稳定性和精度,以及光路系统的抗干扰能力和动态响应特性等。
此外,信号处理系统的设计也需要考虑到高速采样和高精度数字处理的要求。
激光陀螺仪的结构不仅仅是一个物理结构,更是一种高精度测量技术的集成。
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文章编号:025322239(2006)022025925激光陀螺新型槽片金世龙 李晓红 黄 云 龙兴武 周宁平(国防科大光电工程系,长沙410073)摘要: 根据激光陀螺的使用要求,针对传统槽片在结构和材质上给加工和陀螺性能所带来的不利因素,设计一种集微晶玻璃和熔石英玻璃的优点于一体的新型槽片结构。
其基体采用与陀螺腔体材料相同的底膨胀系数的微晶玻璃,反射片采用抛光表面特性很好的熔石英玻璃,通过光胶接合组成一个完整的新型槽片。
并针对新的槽片结构提出了与之相应的陀螺腔体贴片面加工方案,使其既能配合新结构的槽片又不增加腔体的制造难度。
同时还提出和实现了在加工中采取球面部件与槽片基体分开加工的方式,使得新结构槽片不仅解决了长期困扰陀螺制造行业的因石英槽片易漏氦而引起的陀螺存储寿命相对较短的问题,同时还降低了球面基片超光滑表面加工难度和加工成本。
关键词: 光纤光学;激光陀螺;腔长控制镜;槽片;超光滑表面中图分类号:V241.5+58 文献标识码:A 作者简介:金世龙(1965~),湖北人,国防科技大学教授,主要从事光学陀螺的研究。
E 2mail :s_l_jin @收稿日期:2005203231;收到修改稿日期:2005205215A New Gr ooved Mi r r or of t he Ri n g L as e r Gy r oJ in Shilong Li Xiaohong Huang Yun L ong Xingwu Zhou ningping(Department of Optics and Elect ronics Engineering ,National University of Defence Technology ,Changsha 410073)Abs t r act : Analyzed the shortcoming of traditional grooved mirror used on the ring laser gyro (RL G )about its masterial and st ructure ,a new st ructure of grooved mirror was designed ,which syncretized the advantanges of bothof glass 2ceramic (zerodur )and f used quartz.The body of the mirror is made of glass 2ceramic ,the same material of the gyro block.The reflective stice is made of f used quartz ,whose surface can be polished to higher quality.These two components are combined to become the new mirror.Accordingly a new method was p ut forward to machine the gyro block surface on which the grooved mirror fixed.It can make the block to suit to the new mirror without more difficulties.A new method was also put forward to polish the subst rate and the spherical surface of the mirror separately.Not only has it resolved the p roblem that the helium leaks through the f used silica material ,but also reduced the difficulties is superpolishing the surface of the mirror ’s subst rate.Key w or ds : fiber optics ;ring laser gyro ;cavity path length cont rol mirror ;grooved mirror ;ult rasmooth surface1 引 言对激光陀螺的研究和生产表明,在激光陀螺的制造关键因素中,有两条是所有实用的激光陀螺都必须注意和解决的。
一是腔长的稳定性[1~6]。
所有的激光陀螺研究都将陀螺腔体的材料选用为具有极低膨胀系数的微晶玻璃(zerdour )。
而且所有实用的激光陀螺除了有常规的反射镜(如后面提到的平面镜)之外,还必须拥有能主动进行腔长控制的程长控制镜。
二是高质量的反射膜片[1~6]。
它是实现高精度陀螺(尤其是二频陀螺)最重要的因素之一。
而具有超光滑表面的基片是获得高质量的反射膜片的重要保证。
因此具有弹性薄底的可前后微弱伸缩的且反射面是超光滑表面的槽片是不可缺少的。
通常需将其反射面做成凹球面,因此它也是加工难度最大的一种反射镜基片。
因为它所必须具有的可形变的薄底结构,也使它成为一个问题来源较多的元件。
2 现行槽片图1所示是现行激光陀螺所用槽片结构之一(其它不同形状的槽片结构上大同小异)。
由于反射镜与陀螺腔体之间是光胶结合,因此作为反射镜的基片材料,其膨胀系数应与腔体材料的尽量一致,以微晶玻璃作为基片材料是最理想的,然而,由于微晶玻璃材质所固有的不均匀性(是微晶体和玻璃体形第26卷 第2期2006年2月 光 学 学 报AC TAO P TICA SIN ICAVol.26,No.2February ,2006成的一种混合体),使其加工表面的粗糙度很难做到很高水准。
而熔石英玻璃,由于其热膨胀系数也很小,与微晶玻璃腔体材料的很接近,加之其材质非常图1槽片示意图Fig.1Illustration of the grooved mirror好的均匀性以及较高的硬度等,容易加工出表面粗糙度极低的超光滑表面。
在通常以追求高精度为主要目标的情况下(这主要针对高精度陀螺而言),表面粗糙度显得更为重要,因此熔石英玻璃一直都是制作高质量反射镜的主要基片材料。
然而,目前以此种材料制造槽片时仍存在以下两个问题,1)尽管熔石英的热膨胀系数很小,但和膨胀系数更小的微晶玻璃陀螺腔体材料相比仍然相差一个数量级左右。
当温度变化时,由于两种材料的膨胀量不一样而可能出现如图2所示的变化(图中实线槽片是室温下的槽片形状示意图,虚线所示是低温下的槽片,它由于在低温下收缩时光胶处受收缩量较小的腔体材料的限制而产生形变),这将可能导致:Ⅰ)光胶面局部开胶造成漏气;Ⅱ)由于槽片加工中可能存在的缺陷而产生歪扭。
2)由于熔石英材料对激光工作物质中的氦气的透气率较大[6],相对厚度较薄的槽底漏氦较严重,影响了激光陀螺的存储寿命。
为了解决漏氦的影响,槽底厚度不能太薄,影响了腔长控制的灵敏度以及调控范围。
图2腔体上的槽片温变示意图Fig.2Illustration of the change of the groovedmirror under the temperature change另外,将槽片加工成凹球面反射镜,这就要求在同一个槽片表面同时要有球面的反射面和平面的光胶安装面。
这两种不同的面形目前还不可能一次加工成型,通常需分两道工序分别加工,这样就会出现在进行第二道工序加工第二种面形时破坏前一道工序完成的表面质量。
这种功能与工艺的矛盾一直没有得到很好的解决,通常也只能抓主要矛盾,而不能做到两全其美。
若能使球面片的表面质量也能达到平面片的水平,这无疑又将使高精度激光陀螺的精度向前推进一大步。
3 新型槽片的设计与制造3.1 设计为了克服原有槽片的缺点,通过对槽片材料及加工难点的分析,提出了一种集多种有利因素于一体的新型复合槽片设计方案。
3.1.1 新型槽片基体微晶玻璃具有不漏氦的性质[6]且与腔体材料一致,用此材料设计了满足这些功能的槽片基体,其胶合面(A 面)为满足光胶需要的平面光胶面(如图3所示)。
图3槽片基体示意图Fig.3Illustration of the main body of the grooved mirror3.1.2 反射片为了保证反射面的极低表面粗糙度的要求,仍采用熔石英。
为了使其具有较高的抗温度急剧变化及高强度机械振动冲击的能力,将其设计为薄形结构。
直径与槽片中心柱的一样,厚度为0.5~1mm 。
此时,即使遭受100g 的冲击,所形成的冲击力也要小于8.3×10-2N ,在整个的使用温度范围内,热应变产生的拉力也在10N 量级[6],与结合强度与材料自身强度相当的深化光胶[7]相比仍要相差几个数量级。
纵向热变形小于二十分之一波长,面形变化也小,对陀螺影响不大,尤其是在有恒温控制的条件下。
其反射表面(C 面)为满足陀螺设计要求的具有一定曲率的超光滑球面,背面(B 面)则是满足光胶需要的平面光胶面(如图4所示)。
3.1.3 复合式新型槽片为了增加槽片在真空环境下抗温度急剧变化及高强度机械振动冲击的能力,反射片同槽片基体采用深化光胶的方式连接成为一体[7],如图5所示。
由于反射片尺寸薄重量轻,温度变化引起的变形拉062 光 学 学 报 26卷 图4球面反射片放大示意图Fig.4Illustration of the spherical surfacereflective slice力以及振动造成的冲击力并不很大。
因此,对使用环境并不是太恶劣的陀螺,其槽片的反射片和基体之间只须普通的光胶结合即可。
图5新结构槽片示意图Fig.5Illustration of the new structural grooved mirror3.2 制造将其分成了两个零件进行加工,最后将两个零件胶合在一起。
尤其是增加了薄形零件的加工,工艺上的确变得更为复杂了。
但是它使得该元件中加工难度最大的超光滑表面的加工难度得以降低、加工质量得以提升,使总体加工难度得以降低。
图6新结构槽片基体Fig.6The substructure of the new grooved mirror3.2.1 槽片基体在机械加工阶段,方法同原结构的完全一样。
由于新结构中的微晶玻璃比原结构中的石英玻璃具有更好的化学抛光特性,可用化学抛光代替原来的机械抛光对环槽进行抛光,其效率及成品率可大幅度提高。
在光学加工阶段,对表面光洁度的要求降低,抛光时间大大减少,效率提高10倍左右。