光纤陀螺寻北仪的发展现状

光纤陀螺寻北仪的发展现状

1光纤陀螺的研究及应用现状 (1)

2 陀螺寻北仪的发展情况 (1)

1光纤陀螺的研究及应用现状

在惯性导航和惯性制导系统中，陀螺仪是极其重要的敏感元件。所谓惯性导航，就是通过测量运载体的加速度，经过计算机运算，从而确定出运载体的瞬时速度和瞬时位置。所谓惯性制导，则是在得到这些参数的基础上，控制运载体的位置以及速度的大小和方向，从而引导运载体飞向预定的目标。

以陀螺仪和加速度计为敏感元件的惯性导航和惯性制导系统，是一种完全自主式的系统。它不依赖外部任何信息，也不向外发射任何能量，具有隐蔽性、全天候和全球导航能力。因此，惯性导航成为现代飞机、大型舰只和核潜艇的一种重要导航手段，而惯性制导则成为地地战术导弹、战略导弹、巡航导弹和运载火箭的一种重要制导方法。此外，惯性导航还可陆军炮兵测位、地面战车导航以及大地测绘等领域。由此可见，陀螺仪在航空、航天、航海、兵器以致国民经济的某些部门中都有着广泛的应用。

2 陀螺寻北仪的发展情况

第一阶段，20世纪50年代在船舶陀螺罗经的基础上，研制出矿用液浮式陀螺罗盘，这是陀螺寻北仪发展的初级阶段。在这个阶段，德国的克劳斯塔尔矿业学院于1949年研制出液浮式单转子陀螺球，电磁定中心，陀螺电源频率333HZ，电压为100伏三相交流电，陀螺转速19000转/分。一次观测中误差06''

±，定向时间4小时，仪器重量640千克。其型号为MWI，1955年和1959年相继研制出MW3和MW4a型。精度进一步提高，定向时间进一步缩短，仪器重量进一步减轻。

第二阶段，从20世纪60年代开始，利用金属悬挂带将陀螺灵敏部陀螺马达转子和陀螺房在空气中通过悬挂柱悬挂起来，悬挂带的另一端与支承外壳相固定并采用三根导流管直接向马达供电。这样构成了摆式陀螺罗盘。与第一阶段相比，仪器结构大大简化，全套仪器进一步小型化，重量大大减轻，由于电源频率稳定性大大提高，使陀螺转速稳定，减小了角动量脉动，提高了仪器观测精度。1963

年前苏联全苏矿山测量科学研究院生产出MRK-1仪器;1964年在德弗赖堡精密仪器厂生产出MT-1产品;1970年中国1001厂生产出DTJⅡ型产品一次观测中误差为01''

±，定向时间40分钟，仪器重量60千克。

第三阶段，在20世纪年代以来，由于陀螺技术的不断发展，精密小型元器件的出现，发展出上架悬挂式陀螺经纬仪，仪器结构与第二阶段研制生产品相同。

''，仅仅将陀螺罗盘安装在陀螺仪的上部。这阶段陀螺一次观测中误差0

2''

±

~

3

定向时间为20-40分钟。西德芬奈尔工厂生产出了TK-2产品，瑞士威尔特厂生产出GAK-1产品。匈牙利莫姆厂生产出GICH产品。日本测机台公司生产出GP-1产品。中国徐州光荣仪器厂于1980年研制成JT-15型产品，其定向精度51''

±。JT-15产品不仅广泛在民用中应用，而且在军事上也有应用。JT-15是国产样机中较为典型的产品。

第四个阶段，20世纪70-80年代以来，随着电子技术，计算机技术，自动控制技术，光学传感器技术迅猛发展，为进一步提高陀螺罗盘的定向精度和可靠性，减轻观测者劳动强度提供了技术基础，陀螺罗盘和研究正在向操作过程自动化方面发展。西德威斯特发伦采矿联合公司(WBK)矿山测量研究所，于1978年开始在MW77型产品的基础上，研制出电子计算机程序控制操作过程，采用积分测量法，并以数字显示方位角的自动测量陀螺仪(GYROMAT)。该仪器只需观测7分钟，就可获得5''的定向精度。此外美国、原苏联、匈牙利、瑞士、原西德均研制出一批精度较高的同类产品。如匈牙利研制出MoMGI-B21和GyMoGI-BIA 产品，精度能达到3''

±。

从陀螺指北仪研制回顾中不难看出，经过长达半个世纪的研究和开发，随着陀螺仪技术的发展，陀螺罗盘式寻北仪发展比较完备，测量精度从09''

±，己提高到3''

±，测量时间从4-5小时缩短到2-3分钟，从手工操作进入自动化测试，重量大大减轻。表1给出了国内外陀螺寻北的具体研制情况。可以看出目前随着光学陀螺等固体陀螺的问世和技术上日益完善，特别是光纤陀螺仪(Fiber Optical GyroSc。Pe-FoG)的快速发展，它们被越来越多的应用与陀螺寻北仪中。

表1