光纤陀螺仪的应用及发展
光纤陀螺的军事应用及前景
• 前段时间,我国海军测试了新型 反舰巡航导弹鹰击62导弹,它参 加过国庆60周年的大阅兵,该型 导弹大胆地运用了光纤陀螺,在 定型测试时,取得了三发三中的 优秀成绩,这标志着我国的光纤 陀螺技术已发展到了实用化程度, 对提高我国光纤陀螺的发展具有 里程碑式的作用。
图6 鹰击62导弹发射
图7 国产SD10中距空空导弹,国产三代战机的主力超视距 导弹。
1. 光纤陀螺在陆战装备中的应用
• 现在GPS定位系统在各国的军事装备上都得到 了广泛的应用。在山区、隧道等卫星信号微弱 的地方,GPS 就显得“力不从心”,但这些地区 往往是敌我作战的主战场。为解决上述问题, 现在采用GPS 与航位推算系统相结合的办法弥 补GPS 失去卫星定位信号而产生的数据空缺。 • 航位推算系统是由光纤陀螺和里程计组成的一 种自主式导航系统,完全依靠车载设备自主完 成导航任务,不易受周围环境的干扰和影响,能 够保证连续定位。
四、光纤陀螺仪的应用前景
• 当前除了美国和北约一些国家的空军中的大部 分主战飞机装备了以激光陀螺为核心的第二代 标准惯导仪外,其它大多数国家的航空武器系 统中用于惯性测量的陀螺基本上都是传统的机 电陀螺,即使新型战机使用的也只是挠性陀螺。 • 从抗过载能力考虑,光纤陀螺要大大优于挠性 陀螺,无论从成本、快速性,还是抗过载能力 考虑,光纤陀螺仪应该是发展及应用的方向, 届时极有可能出现一个用光纤陀螺惯性测量单 元来改装现役以及应用到新式武器装备的局面。
DSP-4000干涉型光纤陀螺
1. 干涉型光纤陀螺(IFOG)
• 干涉型光纤陀螺是研究开发最 早、技术最为成熟的光纤陀螺, 属第一代光纤陀螺,它是利用 干涉测量技术把相位调制光转 变为振幅调制光,把光相位的 直接测量转化成光强度测量, 这样就能比较简单地测出萨格 纳克相位变化。干涉型光纤陀 螺的光纤元器件一般都用单模 光纤或保偏光纤制作。 • 目前,低、中性能的干涉型光 纤陀螺已经实用化,而高性能 干涉型光纤陀螺正处于研制之 中。
光纤陀螺仪应用
光纤陀螺仪应用
光纤陀螺仪应用
1、航海方面的应用
罗经是船舶重要的导航设备,主要有磁罗经和电罗经两种。
随着光纤陀螺技术的发展和商业化水平的提高,光纤陀螺仪已成为船用通导设备中的新成员,在商用和军用船舶及船用设备中得到应用。
基于捷联式惯导系统的光纤陀螺仪罗经其旋转轴与船舶坐标系的三个轴相对应,它不仅可以作为高精度航向的信息源,实现自动找北、指北,而且还可以得出航向回转速率、横、纵摇角度和航向的旋转速率等可靠数据,进一步推动船舶的自动化发展,保证了船舶的操纵效果和保证航行安全。
2、航天及空间方面的应用
在航天和空间应用方面一般都采用高精度的干涉型光纤陀螺。
IFOG 为主要惯性元件的捷联惯导系统,可为飞机提供三维角速度、位置以及攻角和侧滑角,实现火箭升空发射的跟踪和测定,也可用于空间飞行器稳定、摄影/测绘、姿态测量控制、运动补偿、EO/FLIR稳定、导航及飞控等,其中高精度、可靠性高的光纤陀螺与GPS组合定姿已成为国内外航天器定姿系统的典型构型。
光纤陀螺仪的发展及应用
光纤陀螺仪的发展及应用光纤陀螺仪是一种基于光学原理的精密仪器,用于测量和检测物体的角速度和角位移。
它的工作原理是利用光纤作为传感器,在光的干涉和干扰效应下实现对角速度进行精确测量和计算。
光纤陀螺仪具有高精度、快速响应、长寿命和抗干扰性强等优点,因此在航空航天、导航、地震监测和工业控制等领域得到广泛应用。
光纤陀螺仪的发展经历了几个重要的阶段。
最早的光纤陀螺仪出现在20世纪70年代,它使用了光纤作为传感器,在光的干涉效应下实现对角速度的测量。
然而,当时的光纤陀螺仪体积庞大、价格昂贵、性能不稳定,限制了其在实际应用中的推广和应用。
随着技术的发展,光纤陀螺仪逐渐趋于小型化、高精度化和低功耗化。
在20世纪90年代,研究人员提出了一种新的光纤陀螺仪结构,即光纤环结构。
这种结构有效地实现了对光在光纤中传播时产生的微小光程差的测量,大大提高了陀螺仪的灵敏度和稳定性。
近年来,随着光纤技术的不断进步,光纤陀螺仪实现了更高的分辨率、更低的噪声和更宽的测量范围。
同时,光纤陀螺仪的体积也不断减小,造价也大大降低,使得其在大规模商业化应用中更具有竞争力。
光纤陀螺仪目前在航天航空领域有着广泛的应用。
它可以用于飞行器的导航、姿态控制和稳定系统,实时测量飞行器的角速度和绕各轴旋转角度,从而保证飞行器的安全和稳定。
光纤陀螺仪还可以用于航天器的精确定位和导航,为太空探测任务提供准确的数据支持。
此外,光纤陀螺仪还被广泛应用于民用领域。
例如,光纤陀螺仪可以用于汽车导航系统,提供准确的行驶方向和距离信息;在地震监测中,光纤陀螺仪可以实时监测地壳的变化,预警地震;还可以在工业控制系统中实现精确的角位移测量和控制,提高生产过程的自动化和智能化水平。
总的来说,光纤陀螺仪以其高精度、快速响应和抗干扰性强的特点,成为现代导航和控制系统中不可或缺的重要元件。
随着技术的进一步发展,相信光纤陀螺仪在更多领域的应用前景将更加广阔。
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。
2024年光纤陀螺仪市场前景分析
2024年光纤陀螺仪市场前景分析1. 引言光纤陀螺仪作为一种重要的传感器,广泛应用于航空航天、导航定位、地震监测等领域。
本文将对光纤陀螺仪市场的前景进行分析,探讨其发展趋势和市场规模。
2. 光纤陀螺仪市场现状目前,光纤陀螺仪市场呈现出良好的增长势头。
光纤陀螺仪具有高精度、高稳定性和高灵敏度等特点,逐渐替代了传统机械陀螺仪和MEMS陀螺仪,成为市场上的主流产品。
在航空航天领域,光纤陀螺仪被广泛应用于导航和姿态控制系统。
同时,随着无人机和自动驾驶技术的快速发展,光纤陀螺仪在导航定位和惯性导航系统中也有广阔的市场需求。
3. 光纤陀螺仪市场驱动因素光纤陀螺仪市场的增长得益于以下几个方面的驱动因素:- 技术进步和成本下降:随着光纤传感技术的不断发展和成本的下降,光纤陀螺仪的性能得到了大幅提升,使得其在各个领域应用中具备了竞争优势。
- 航空航天行业的需求增长:随着民航和军航业的不断发展,对导航和姿态控制系统的需求持续增长,光纤陀螺仪作为关键传感器之一,将继续受到市场青睐。
- 自动驾驶技术的兴起:随着自动驾驶技术的推广与应用,光纤陀螺仪在惯性导航和姿态感知方面的需求将进一步增长。
4. 光纤陀螺仪市场挑战与机遇光纤陀螺仪市场面临着一些挑战,同时也带来了一些机遇: - 技术竞争加剧:随着市场竞争的加剧,光纤陀螺仪供应商需要不断提升技术水平,提供更加稳定可靠的产品,以获取市场份额。
- 成本压力增大:光纤陀螺仪的市场规模不断扩大,但面临着陀螺仪本身成本的下降压力。
供应商需要通过技术进步和规模效益来降低生产成本,保持竞争力。
- 新兴应用市场:除了传统领域,如航空航天和导航定位等,光纤陀螺仪在智能穿戴设备、虚拟现实和增强现实等新兴领域也有广阔的市场前景。
5. 光纤陀螺仪市场预测据市场研究公司的数据显示,光纤陀螺仪市场预计将保持稳定增长。
预计到2025年,全球光纤陀螺仪市场规模将超过XX亿美元。
其中,航空航天领域将继续是光纤陀螺仪的主要应用领域,自动驾驶技术的发展将进一步推动市场增长。
光纤陀螺用途
光纤陀螺用途一、引言随着科技的不断发展,光纤陀螺作为一种新型的惯性导航技术,越来越受到人们的关注。
它具有高精度、高稳定性和长寿命等优点,在航空、航天、军事、海洋等领域得到了广泛应用。
本文将详细介绍光纤陀螺的用途。
二、光纤陀螺概述光纤陀螺是利用光学原理实现惯性导航的一种装置,其基本原理是利用磁悬浮技术将旋转体浮起,通过角速度传感器检测旋转体的旋转角速度,再通过信号处理电路计算出姿态信息。
与传统机械式陀螺相比,光纤陀螺具有更高的精度和稳定性。
三、航空领域1.民用飞机导航系统在民用飞机中,光纤陀螺被广泛应用于惯性导航系统(INS)中。
INS是一种独立于地面设施的全球定位系统(GPS)辅助导航系统,可以提供飞机在三维空间中的位置、速度和姿态信息,具有高精度、高可靠性和长时间稳定性等优点。
光纤陀螺作为INS中的核心部件,可以实现飞机在空中的准确导航。
2.军用飞机导航系统在军用飞机中,光纤陀螺也被广泛应用于INS中。
与民用飞机不同的是,军用飞机需要更高的安全性和隐蔽性。
光纤陀螺具有高精度、高稳定性和防干扰能力强等特点,可以满足军用飞机对导航系统的严格要求。
四、航天领域1.卫星姿态控制在卫星上,光纤陀螺可以作为卫星姿态控制系统(ACS)中的一部分,实现卫星在轨道上的精确定位和精确控制。
ACS可以通过调整卫星各个部分的姿态来实现多种功能,如通信、遥感、导航等。
光纤陀螺具有高精度、长寿命和抗辐射能力强等特点,在卫星姿态控制方面具有重要应用价值。
2.空间望远镜空间望远镜是一种用于观测天体的装置,需要具备高精度、高稳定性和长时间稳定性等特点。
光纤陀螺可以作为空间望远镜的姿态控制系统,实现望远镜的精确定位和精确控制,提高观测精度和可靠性。
五、军事领域1.导弹制导系统在导弹制导系统中,光纤陀螺可以作为惯性导航系统(INS)中的核心部件。
利用INS可以实现导弹的准确制导和打击目标。
光纤陀螺具有高精度、高稳定性和抗干扰能力强等特点,在军事领域具有重要应用价值。
2024年光纤陀螺仪市场发展现状
2024年光纤陀螺仪市场发展现状概述光纤陀螺仪是一种利用光的性质来检测旋转运动的仪器。
它广泛应用于航空航天、导航控制、地震仪器等领域。
本文将对光纤陀螺仪市场的发展现状进行分析和总结。
市场规模光纤陀螺仪市场在过去几年中保持了稳定的增长。
根据市场研究公司的数据显示,2019年光纤陀螺仪市场规模达到了XX亿元,预计到2025年将达到XX亿元。
市场规模的增长得益于光纤陀螺仪在各个行业中的广泛应用和不断改进的技术。
应用领域光纤陀螺仪在航空航天领域中的应用是其主要的市场驱动力之一。
航天器的导航和姿态控制需要高精度的陀螺仪来实现,光纤陀螺仪以其良好的稳定性和精确性成为了首选。
此外,光纤陀螺仪还被广泛应用于无人机、导弹、火箭等领域。
在导航控制领域,光纤陀螺仪也占据了一定的市场份额。
现代导航系统需要高精度的姿态传感器来提供准确的航向和姿态信息,光纤陀螺仪通过其快速响应、高精确度和抗干扰能力满足了这一需求。
光纤陀螺仪还被广泛应用于地震仪器领域。
地震仪器需要检测地壳的微小震动,并提供高精度的地震数据。
光纤陀螺仪具有较高的测量灵敏度和快速响应的特点,因此被广泛应用于地震监测和研究中。
除了以上领域,光纤陀螺仪还在工业控制、汽车电子等领域中有一定的应用。
随着技术的不断发展,光纤陀螺仪在更多领域将有更广泛的应用空间。
技术进展光纤陀螺仪市场的发展得益于技术的不断进步。
随着尺寸的缩小和制造工艺的改进,光纤陀螺仪的价格逐渐下降,同时性能不断提升。
新型陀螺仪产品采用了更先进的传感器和信号处理技术,具有更高的精确度、更快的响应速度和更好的抗干扰能力。
同时,光纤陀螺仪的可靠性也得到了提升。
传统的光纤陀螺仪需要复杂的光学调谐和温度补偿,容易受到环境影响。
而新一代光纤陀螺仪采用了更稳定的光源和特殊的光学结构,提高了稳定性和可靠性,降低了维护成本。
市场竞争目前,光纤陀螺仪市场竞争激烈。
国内外很多厂商都加大了在光纤陀螺仪领域的研发投入,并推出了各种新产品。
光纤陀螺的原理及应用
原理
物质受到外界磁场的作用时, 它内部的磁化强度也会发生 变化。表面铁磁共振就是利 用这种变化来检测磁场的方 法。
应用
除了光纤陀螺,表面铁磁共 振还可以应用于医学检测等 领域。
光纤角速度传感器
概念
光纤角速度传感器是利用光纤感 应器对角速度进行测量的装置。
测量原理
光纤角速度传感器是基于光学菲 涅耳效应的,通过比较两束相干 光的相位差来测量角速度。
应用
光纤角速度传感器广泛应用于航 空,航天领域,以及高精度测量 等领域。
光纤陀螺工作原理
1
测量转速
依据光学相位差,测量稳定的光路差,得到转速。
2
修正偏移
通过修正惯性元件对角速度的缓漏和扭曲,并对其加以合成,得到最终的修正偏 移值。
3
输出信息
将信息进行数字调制,再经过光电转换,输出信号。
光纤陀螺应用
航空航天领域中的应用
光纤陀螺可以利用其高精度,稳定性和快速响应等 特点,对导航系统的性能进行优化,有利于飞行器 的稳定性和定位准确性。
高精度测量领域中的应用
光纤陀螺结构先进,性能优良,可以应用于各种高 精度测量领域,例如海洋测量、地震勘测、气象预 报等。
结论
1 光纤陀螺的原理和应用非常广泛。
作为一种高精度、高精度度、高可靠性的惯 性导航仪器,它造福于各种不同领域的技术 创新和发展。
2 但光纤陀螺仍有发展空间。
例如在增加测量精度和减小体积和重量等方 面,还需要不断地进行技术突破和改进。
光纤陀螺的原理及应用
光纤陀螺是一种基于光学原理的惯性导航仪,是现代导航技术的重要组成部 分。
原理介绍
光纤陀螺是基于瞬时轴法和恒星法的惯性导航系统,在运动状态下利用光纤 角速度传感器和光学共振,利用光学效应对角速率进行测量,从而实现对飞 行姿态和导航状态的振是一种基于磁 共振原理的测量方法,常用 于测量光纤陀螺中的磁场。
光纤陀螺仪原理及其工程应用
光纤陀螺仪原理及其工程应用光纤陀螺仪的基本构成由光源、光纤环、探测单元组成。
光源波长单色一致的激光,被光纤环分成两个光路,分别是顺时针和逆时针方向。
当光沿两个光路经过光纤环传播后,两束光会重合,形成干涉。
若光纤环不发生任何旋转,则两束光在探测单元中产生完全相干干涉。
但若光纤环发生了旋转,对应的光程差会发生变化,从而干涉现象也会发生变化,通过观察干涉光强的变化,就可以得到光纤陀螺仪的输出信号,进而计算出旋转角速度。
光纤陀螺仪在航空航天、导航定位、地震监测以及智能交通等领域中有着重要的应用。
在航空航天中,光纤陀螺仪可以用于飞行器的姿态控制、导航定位和惯性导航系统等,可以实现精确的飞行操作和导航定位。
在地震监测中,可以利用光纤陀螺仪对地震产生的地壳运动进行精确测量,以便及时预警和采取应急措施。
在智能交通领域中,光纤陀螺仪可以用于地铁、高铁等交通工具的导航定位和运行控制中,确保交通运行的精准和稳定。
另外,光纤陀螺仪还可以应用于油井钻井、测量仪器、无人车等领域。
在油井钻井中,可以利用光纤陀螺仪实现井深测量和定向钻井,提高钻井效率和精确度。
在测量仪器领域,光纤陀螺仪可以用于惯性测量单元、陀螺仪罗盘等设备中,实现精确的测量和定位功能。
在无人车领域,光纤陀螺仪可以用于自动驾驶系统中,提供准确的姿态和角速度信息,以实现安全稳定的驾驶。
综上所述,光纤陀螺仪具有高精度、稳定性好、抗振能力强等特点,使其在航空航天、导航定位、地震监测以及智能交通等领域中得到了广泛的应用。
随着技术的不断发展和创新,光纤陀螺仪在工程应用中将会有更广阔的前景和应用空间。
光纤陀螺仪的原理及应用
光纤陀螺仪的原理及应用光纤陀螺仪(Fiber Optic Gyroscope,FOG)是一种基于光学原理的精密惯性测量装置,用于测量和监测旋转运动。
它利用光纤的传输特性和Sagnac效应实现测量旋转运动的原理。
光纤陀螺仪的原理是基于Sagnac效应。
Sagnac效应是20世纪初法国物理学家Sagnac发现的一种光学现象,它是由于光在旋转系统中传播时,相对于旋转系统固连的坐标系,光沿顺时针和逆时针方向传播所需的时间不同而导致的。
光纤陀螺仪利用这个效应,通过测量光在光纤中的传播时间差来推测出旋转系统的旋转信息。
光纤陀螺仪的基本结构包括光源模块、光纤环和检测模块,其中光纤环是光纤陀螺仪的关键部件。
光纤环是由一个光纤来回缠绕而成的环形结构,通过环形的光纤路径,光可以顺时针和逆时针两个方向传播。
当光纤环不发生旋转时,两束光沿相同路径传播,其光程差为零;而当光纤环发生旋转时,两束光会在循环路线上产生不同程度的光程差,其大小与旋转角速度和环形光纤长度有关。
光纤陀螺仪通过光纤环中的相位差来测量旋转运动。
光纤陀螺仪通过向光纤环中注入一束激光光束,并分成顺时针和逆时针两个传输方向,经过一段一致长度的光纤后再汇合,再通过光探测器对两束光信号进行比较,并检测出相位差。
应用方面,光纤陀螺仪具有广泛的应用领域:1. 惯性导航系统:光纤陀螺仪广泛应用于航天、航海、军事等领域中的惯性导航系统中,用于测量航天器、舰船或导弹的姿态、角速度和角加速度,实现精确导航和定位。
2. 地震预警:光纤陀螺仪可以用于测量地震、地壳运动和地球自转等地球物理学参数,通过分析和监测这些数据,可以提前预警地震活动,为地震防灾提供重要信息。
3. 石油勘探:光纤陀螺仪可以应用于石油勘探领域,用于测量地下油田的地质构造、井筒位置和地震勘探过程中的旋转运动等参数,提高勘探效果和资源利用率。
4. 智能车辆导航系统:光纤陀螺仪可以用于智能车辆导航系统中,用于测量车辆的姿态和旋转运动,提供准确的车辆导航和行驶方向。
光纤陀螺仪的原理及应用
光纤陀螺仪的发展现状和趋势
光纤陀螺仪目前已经取得了长足的发展,技术不断进步。未来,随着对导航 和姿态测量需求的增加,光纤陀螺仪有望实现更高的精度和更广泛的应用。
光纤陀螺仪的技术挑战和解决 方案
光纤陀螺仪在实际应用中仍面临一些挑战,如温度漂移、光纤损耗等问题。 为了解决这些问题,科学家们正在努力开发新的材料和技术,以提高光纤陀 螺仪的性能。
光纤陀螺仪的应用领域
• 航空航天:飞机、导弹、卫星等导航定位系统 • 智能交通:自动驾驶、船舶姿态控制 • 工业制造:机器人导航、运动控制 • 科学研究:地震仪、地壳运动监测 • 军事:导弹发射控制、舰船、战车稳定控制
光纤陀螺仪的优势和特点
• 高精度:能够测量非常微小的角速度变化 • 高稳定性:对温度、震动等环境因素的影响较小 • 长寿命:光纤陀螺仪无机械零件,寿命长 • 抗干扰能力强:能够在复杂环境下工作
光纤陀螺仪的原理及应用
光纤陀螺仪是一种基于光学原理Fra bibliotek高精度惯性测量装置,广泛应用于导航、 航空航天、智能交通等领域。
光纤陀螺仪的定义及基本原理
光纤陀螺仪是通过利用光的干涉现象来测量角速度的一种设备。它基于狭缝 效应,通过检测光纤中光传输的相位变化来计算角速度。
光纤陀螺仪的工作原理
光纤陀螺仪利用角速度对光纤中光的相位差的影响,通过探测这一差异来测 量角速度。光纤陀螺仪通过光源、光纤、光路、检测器等组成,实现对角速 度的测量。
结论和展望
光纤陀螺仪作为一种高精度的惯性测量装置,具有重要的应用价值。随着技术的进一步发展和需求的增加,光 纤陀螺仪将在更多领域得到应用,并为社会发展做出更大的贡献。
陀螺旋转技术发展现状及未来趋势分析
陀螺旋转技术发展现状及未来趋势分析概述陀螺旋转技术是一种基于陀螺效应的技术,通过利用陀螺的旋转来实现稳定性、导航和定向控制等功能。
近年来,陀螺旋转技术在航空航天、导航系统、自动驾驶和虚拟现实等领域得到了广泛应用。
本文将对陀螺旋转技术的发展现状及未来趋势进行分析。
一、陀螺旋转技术的发展现状1.传统陀螺旋转技术传统的陀螺旋转技术主要依靠机械陀螺仪和光纤陀螺仪。
机械陀螺仪通过旋转陀螺实现测量,具有高精度和稳定的特点,但体积大、重量重、寿命短等缺点限制了其应用范围。
光纤陀螺仪利用光学干涉原理,具有较小的体积和重量,但价格较高且受外界振动影响较大。
2.微型化陀螺旋转技术随着微纳技术的快速发展,微型化陀螺旋转技术得到了广泛关注。
微型化陀螺旋转技术主要包括MEMS陀螺仪和微纳光纤陀螺仪。
MEMS陀螺仪利用微机电系统技术制备微型陀螺仪,具有体积小、功耗低、成本低等优势,已经广泛应用于消费电子产品、智能手机和汽车导航系统等领域。
微纳光纤陀螺仪相比传统的光纤陀螺仪,体积更小,稳定性更高,可以满足复杂环境下的高精度测量需求。
3.集成化陀螺旋转技术随着多元化信息互联时代的到来,陀螺旋转技术与其他传感器和导航技术的集成化成为了发展的趋势。
例如,将陀螺旋转技术与全球定位系统(GPS)相结合,可以实现更精确的导航和定位功能。
此外,陀螺旋转技术还可以与加速度传感器、气压传感器等其他传感器进行融合,提高测量的精度和可靠性。
二、陀螺旋转技术的未来趋势1.高性能微型陀螺旋转技术未来的陀螺旋转技术将更加注重实现高性能微型化。
随着市场需求的增加,对体积小、成本低、功耗低、精度高的微型陀螺仪的需求也将不断增加。
因此,未来的研究方向将集中在微纳制造技术、材料研究和电子电路设计等方面,以实现更好的性能和更广泛的应用。
2.智能化陀螺旋转技术随着人工智能和自动化技术的发展,未来的陀螺旋转技术将更加智能化。
智能化陀螺旋转技术可以通过自主学习和适应能力,实现智能辨识和动态调整,避免外界干扰和振动对测量的影响,提高系统的鲁棒性和稳定性。
光纤陀螺仪及其应用
光纤陀螺仪及其应用引言光纤陀螺仪是一种基于光纤技术制造的高精度陀螺仪,具有广阔的应用前景。
它在现代科技领域,如测量速长、角速度、导航系统、机器人控制等方面发挥着越来越重要的作用。
本文将详细介绍光纤陀螺仪的基本原理及在各领域的应用,并展望其未来发展。
光纤陀螺仪的基本原理光纤陀螺仪主要利用光的干涉原理来测量角速度。
在光纤陀螺仪中,激光束被分成两路,分别沿不同的路径传输,然后再合并。
当光纤环路中存在角速度时,两路光束的相位差会发生变化,通过测量相位差即可计算出角速度。
关键技术包括光捕捉、光路传输及数字信号处理等。
光纤陀螺仪的应用领域1、测量速长:光纤陀螺仪可以用于测量物体的速度和长度。
通过测量物体在不同位置的速度,结合光纤陀螺仪的高精度测角技术,可以计算出物体的长度。
2、角速度:光纤陀螺仪在军事、航空航天、无人驾驶等领域中被广泛应用于测量角速度。
例如,在导弹制导、无人机飞行控制、车船驾驶等场景中,需要精确的角速度信息来确保精确打击或安全行驶。
3、导航系统:光纤陀螺仪是惯性导航系统中的重要组成部分。
在卫星导航系统中,光纤陀螺仪可以提供高精度的角速度和加速度信息,与卫星信号相结合,实现更加精确的导航。
4、机器人控制:在机器人控制领域,光纤陀螺仪可以用于监测机器人的姿态和角速度,以确保机器人的精确动作和稳定运行。
特别是在一些恶劣环境(如高温、低温、强电磁场等)中,光纤陀螺仪更是具有其他类型陀螺仪无法比拟的优势。
光纤陀螺仪的未来展望随着科技的不断发展,光纤陀螺仪的技术也在不断进步。
未来,光纤陀螺仪将朝着更高精度、更小体积、更低成本、更高可靠性方向发展。
同时,随着5G、物联网、人工智能等技术的快速发展,光纤陀螺仪的应用场景也将越来越广泛。
市场潜力巨大,为光纤陀螺仪的发展带来了更多的机会和挑战。
结论光纤陀螺仪作为一种重要的传感器,在测量速长、角速度、导航系统、机器人控制等领域中具有广泛的应用。
本文详细介绍了光纤陀螺仪的基本原理及在各领域的应用,并展望了其未来的发展。
光纤陀螺仪在导航系统中的精度提升
光纤陀螺仪在导航系统中的精度提升一、光纤陀螺仪概述光纤陀螺仪(Fiber Optic Gyroscope, FOG)是一种利用光波导原理工作的角速度传感器,它具有高精度、高可靠性、长寿命等优点,在现代导航系统中扮演着重要角色。
与传统的机械陀螺仪相比,光纤陀螺仪没有旋转部件,因此具有更高的稳定性和更低的维护成本。
1.1 光纤陀螺仪的工作原理光纤陀螺仪的工作原理基于萨格纳克效应(Sagnac Effect),即当光在闭合路径上传播时,由于存在角速度,逆时针和顺时针方向上的光速会有所不同。
通过测量两个方向上光程差,可以计算出角速度。
1.2 光纤陀螺仪的组成光纤陀螺仪主要由光源、光纤环、光电探测器、信号处理器等部分组成。
光源发出的光信号通过耦合器进入光纤环,光纤环的一端固定,另一端可以旋转。
当光纤环旋转时,逆时针和顺时针方向上的光信号会产生相位差,这个相位差由光电探测器检测,并转换为电信号,最后由信号处理器进行处理和分析。
1.3 光纤陀螺仪的优势光纤陀螺仪的优势主要体现在以下几个方面:- 高精度:由于光纤陀螺仪测量的是光的相位差,因此其测量精度非常高。
- 高稳定性:光纤陀螺仪没有机械旋转部件,因此不受机械磨损和振动的影响。
- 长寿命:由于光纤陀螺仪的稳定性和可靠性,其使用寿命非常长。
- 抗干扰能力强:光纤陀螺仪对电磁干扰和温度变化具有很好的抵抗能力。
二、光纤陀螺仪在导航系统中的应用光纤陀螺仪在导航系统中的应用非常广泛,包括航空、航天、航海、陆地车辆导航等领域。
在这些领域中,光纤陀螺仪主要用于提供高精度的角度信息,以实现精确导航。
2.1 航空导航系统在航空导航系统中,光纤陀螺仪可以提供飞机的姿态信息,包括俯仰角、滚转角等。
这些信息对于飞机的稳定飞行和精确导航至关重要。
2.2 航天导航系统在航天导航系统中,光纤陀螺仪可以用于测量卫星或航天器的姿态变化,为航天器的轨道控制和姿态调整提供重要数据。
2.3 海上导航系统在海上导航系统中,光纤陀螺仪可以为船舶提供准确的航向信息,帮助船舶在复杂的海洋环境中保持正确的航向。
光纤陀螺仪的发展及应用
光纤陀螺仪的发展及应用摘要:作为光纤传感器的一种,光纤陀螺仪具有了更多的优点,它具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠等等优点,就是因为这些优点,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。
本文主要介绍了光纤陀螺仪的工作原理,特点,分类,应用及发展现状。
关键词:光纤传感器,陀螺仪,光纤陀螺仪,导航系统。
Abstract:As one of the fiber sensors,FOG has more advantages.It has a compact structure,high sensitivity,high reliability and so on.Just because of these advantages,FOG nearly replace all the traditional mechanical gyroscopes and become the critical component of modern navigational instruments.This paper introduces the working principle,the features,sorts,usage and statues of development of the FOG.Key words:fiber sensors,gyroscopes,FOG,navigation system.引言: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。
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。
2023年光纤陀螺仪行业市场环境分析
2023年光纤陀螺仪行业市场环境分析光纤陀螺仪是一种高精度、高稳定性的惯性导航传感器,具有广泛的应用领域,如航空航天、导航定位、地震监测等。
随着技术的发展和应用需求的增长,光纤陀螺仪行业市场逐渐扩大,但同时也存在着一些市场环境因素的制约和影响。
本文将从行业发展趋势、市场规模和竞争格局等方面对光纤陀螺仪行业市场环境进行分析。
一、行业发展趋势1. 技术创新:光纤陀螺仪行业依赖于技术创新作为发展的驱动力,随着科技水平的提升,技术创新将成为行业发展的重要支撑。
未来发展趋势将从传统光纤陀螺仪向集成化、多功能化、大容量化、微型化、数字化等方向发展。
2. 应用拓展:光纤陀螺仪作为一种重要的惯性导航传感器,在军事、民用方面都有广泛的应用。
未来亦将广泛用于无人驾驶、人工智能、智能制造等各种行业领域,成为未来移动互联网和智能物联网的重要技术支持。
3. 产业链协同:随着光纤陀螺仪技术的不断发展和应用需求的扩大,产业链合作将成为行业趋势,从而建立起完整的产业生态,不断提高整个行业的技术水平和市场地位。
二、市场规模当前光纤陀螺仪行业市场规模较为稳定,但由于技术创新和应用需求的不断增长,市场规模会呈现增长趋势。
据研究机构预测,2021年全球光纤陀螺仪市场规模将达到300亿美元。
中国作为世界工场和制造业强国,光纤陀螺仪市场发展速度较快,预计到2025年光纤陀螺仪市场规模将达到100亿元以上,占据全球市场份额的20%左右。
三、竞争格局光纤陀螺仪行业竞争格局较为集中,主要企业有Honeywell、KVH、SAFRAN、Northrop Grumman等。
这些企业在技术研发、生产制造、市场渠道等方面具有较强的实力,占据着市场份额的较大比重。
此外,国内的光纤陀螺仪企业也在追赶国际先进水平,如华志光电、西安华东等,未来发展潜力巨大。
综上所述,光纤陀螺仪行业市场环境受到市场需求、技术创新、应用拓展、竞争格局等因素的影响。
未来行业将呈现快速发展趋势,推动着整个产业的不断壮大。
光纤陀螺仪的原理和精度提升技术
光纤陀螺仪的原理和精度提升技术光纤陀螺仪是一种利用光纤的波导特性测量角速度和角位移的高精度仪器。
它利用光束经过光纤的传播速度可受到旋转的影响这一原理来实现测量。
光纤陀螺仪广泛应用于导航、航天、航海、地震、无人驾驶等领域,并且随着技术的不断提升,其精度也在不断提高。
一、光纤陀螺仪的原理光纤陀螺仪的工作原理可以简单描述为:当光束通过光纤中心轴进入光纤时,会以高度集中在纤芯中心的方式传播。
如果光纤处于静止状态,那么光束经过光纤后会保持原样。
但是,如果光纤发生旋转,由于光纤的波导特性,光束在传播过程中会发生折射,导致光束的传播方向发生改变。
利用这种光纤的特性,我们可以通过测量光束传播方向的改变来计算出光纤的旋转角速度。
二、光纤陀螺仪的精度提升技术在实际应用中,光纤陀螺仪的精度是十分重要的。
为了提升光纤陀螺仪的精度,人们在不同方面做出了一系列的改进和创新。
1. 光纤质量的提升精度提升的第一步就是提升光纤的质量。
目前,制备光纤的技术已经非常成熟,可以制造出质量极高的光纤。
高质量的光纤具有以下特点:纤芯和包层之间的折射率差小、纤芯材料的纯度高、光纤的直径均匀等。
这些特点使得光纤在传播光束时能够更加稳定和准确。
2. 光源和光探测器的改进另一个提升精度的关键是改进光源和光探测器。
光源的稳定性和光束发散度对光纤陀螺仪的精度有着重要影响。
传统的光源如半导体激光器已经无法满足要求,逐渐被更加稳定和发散度更小的光源所取代。
光探测器也在不断研究中,以提高光纤陀螺仪的精确测量。
3. 温度和振动的控制温度和振动的控制对于光纤陀螺仪的精度提升也非常关键。
光纤陀螺仪的性能受到温度和振动的影响较大,因此,为了提高精度,需要采取相应的控制措施。
如采用温度稳定性好的材料、防振设计以及振动补偿等技术手段,可以有效地减小温度和振动对光纤陀螺仪的影响,提高其精度。
4. 数据处理算法的优化除了硬件上的改进,优化数据处理算法也是提升光纤陀螺仪精度的一种重要手段。
光纤陀螺产业发展趋势分析
光纤陀螺产业发展趋势分析光纤陀螺是一种利用光纤作为感应元件来测量和检测角度和角速度变化的高精度仪器。
它具有测量精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优势,广泛应用于航空航天、国防军工、船舶导航、地震监测等领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增长,光纤陀螺产业也在不断发展壮大。
本文将分析光纤陀螺产业的发展趋势。
一、技术发展趋势1. 高性能化:随着技术的不断进步,光纤陀螺的性能将会越来越高。
在测量精度上,光纤陀螺将实现亚角度级别的测量,甚至达到纳米级别的测量精度。
在响应速度上,光纤陀螺将实现亚毫秒级别的响应速度,适用于更加复杂和高速的应用场景。
2. 多功能化:在功能上,光纤陀螺将不仅仅能够测量角度和角速度变化,还可以实现姿态判断和三维重建等功能。
这将使得光纤陀螺在航空航天、地震监测等领域的应用更加广泛和多样化。
3. 多传感器融合:为了提高测量的精度和可靠性,光纤陀螺将与其他传感器进行融合。
比如,光纤陀螺可以与GPS、加速度传感器等进行数据融合,从而实现地面、空中和水下三维位置的准确定位和导航。
4. 微纳化:为了满足小型化、轻量化的应用需求,在光纤陀螺的制造过程中,将采用微纳加工技术和集成电路技术,使得光纤陀螺的尺寸更小、重量更轻、功耗更低。
二、应用领域分析1. 航空航天:光纤陀螺在航空航天领域的应用前景广阔。
它可以用于飞行器的导航、稳定和姿态控制,提高飞行安全性和精度。
2. 地震监测:光纤陀螺可以用于地震监测和勘探,能够测量地壳的微弱变形和地震波的传播速度,为地震预警提供重要的数据支持。
3. 汽车导航:随着自动驾驶技术的不断发展,光纤陀螺作为一种高精度的导航传感器,将会在汽车导航系统中得到广泛应用。
4. 智能手机:在智能手机中,光纤陀螺可以用于图像稳定和陀螺仪功能,提供更好的拍摄和游戏体验。
三、市场趋势分析1. 市场需求不断增长:随着国家科技水平的不断提高和产业结构的升级,对高精度、高可靠性的光纤陀螺的需求将会不断增长。
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光纤陀螺仪的应用及发展谷军,蔺晓利,何南,姜凤娇,邓长辉(大连海洋大学信息工程学院)摘要:本文介绍了光纤陀螺的工作原理,并根据光纤陀螺的特点介绍了在各个领域的应用,阐述了光纤陀螺在国内外的发展现状,并指出了光纤陀螺的发展趋势。
从发展角度看,光纤陀螺仪将成为21世纪前期的发展重点。
关键词:光纤陀螺;现状;应用;0 引言萨格纳克(Sagnac)在1913年首先论证了运用无运动部件的光学系统能够检测出相对惯性空间的旋转的奇特现象,现在统称为萨格纳克效应。
1976年Vali和Shorthill首次提出了光纤陀螺(Fiber optic gyro)的概念,它标志着第二代光学陀螺的诞生。
光纤陀螺一问世就以其明显的优点、结构的灵活性以及诱人的前景引起了世界上许多科学家和工程师的普遍关注。
国内对光纤陀螺的研究也有20多年的历史,经历开环到闭环的研究历程。
在20多年的研究过程中,光纤陀螺的广泛应用前景已经得到了专家的认可,光纤陀螺作为惯性技术的核心器件,已经逐渐成为陀螺市场的主流产品。
人类对光纤陀螺的需求也变得十分迫切。
光纤陀螺的应用非常广泛,是基于Sagnac效应的原理工作的。
作为继激光陀螺仪之后出现的新一代陀螺,各国的研制工作已经取得了重大的进展。
光纤陀螺仪的研制对惯性导航和控制领域十分重要,随着计算机、微电子和光纤技术的发展和应用,它将取代传统的机械陀螺和平台惯导系统。
与机械陀螺相比,光纤陀螺无运动部件、使用寿命长;全固化结构、抗冲击能力强;测量动态范围大、无预热时问、启动时问短;不受地球吸引力影响;工艺相对简单,价格便宜;对捷联应用有先天优势。
与激光陀螺相比,光纤陀螺的成本低、性价比高;体积小、功耗低、应用灵活;克服了激光陀螺闭锁带来的负效应;随着工艺和信号处理方案的发展,精度也可以和激光陀螺相当。
1 光纤陀螺仪光纤陀螺仪是光学陀螺仪的一种。
所谓光学陀螺仪就是利用萨格纳克Sagnac)效应构成的陀螺仪。
利用光纤线圈构成的干涉仪效应来敏感角运动的装置称为干涉型光纤陀螺仪(IFOG);采用光纤作为谐振器来敏感角运动的装置称为谐振型光纤陀螺仪(RFOG);利用布里渊光纤环形激光器的频率变化原理构成的测角装置称为布里渊光纤陀螺仪(BFOG)。
由于光学陀螺仪不象传统陀螺那样,依靠自转子的动量矩来敏感角运动。
所以国外学术界也把这类陀螺定义为非陀螺仪角运动敏感器。
1.1光纤陀螺仪的特点光纤陀螺仪作为一种新兴传感器件,具有许多深受欢迎的特点:(1)无运动部件,仪器牢固稳定,耐冲击和抗加速度运动;(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高(可达10 -7rad/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;(7)寿命长,信号稳定可靠;(8)易于采用集成光路技术;(9)克服了激光陀螺因闭锁现象带来的负效应。
光纤陀螺最大的特点是可根据不同的用途,选择不同的光纤长度和线圈直径及不同的信息处理方法,可覆盖陆地、航空、航天、航海等所有陀螺仪应用范围。
与传统陀螺仪(液浮陀螺仪、动力调谐陀螺仪、静电陀螺仪)相比,光纤陀螺仪的特点如表一所示[1]。
表一 光纤陀螺仪与其它陀螺仪比较1.2光纤陀螺仪的基本工作原理光纤陀螺仪的基本工作原理是 Sagnac 效应,即在一闭合回路中,沿顺时针(CW)方向和逆时针(CCW)方向传播的两束光光程差△L 与闭合回路的旋转角速度Ω及回路面积A 成正比,与真空中的光速C 0成反比,即:0C t L ⋅∆=∆ ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω+-Ω-=R C R R C R C 00022ππΩ⋅=04C A (1)实际的光纤陀螺闭合回路是由N 圈光纤绕制而成的,则积累的光程差为 :Ω⋅=∆04C AN L M (2) 相应的Sagnac 相位差为: Ω⋅=∆⋅=∆Φ00082C AN L M S λπλπ(3) 式中:λ0 为真空中的波长;A 为一圈光纤所包围的面积;设光纤圈的面积;设光纤圈直径为D ;L 为光纤敏感环的光纤总长度,则:Ω⋅=Ω⋅=∆ΦS s K C LD 002λπ (4) 式中:002C LD K S λπ=被称为比例因子,它表征光纤陀螺灵敏度的大小。
所以通过检测相位差ΔΦs ,就可以确定旋转角速度Ω,这就是Sagnac 效应。
再通过角速度的时间积分即可确定旋转体的角位置或方位角。
1.3光纤陀螺仪的类型就原理与结构而言,光纤陀螺仪可以分为三大类,即干涉型光纤陀螺仪(I-FOG)、环形谐振腔光纤陀螺仪(R-FOG)、受激布里渊散射环形激光陀螺仪(B-FOG)。
干涉型光纤陀螺是迄今为止,发展比较完善的一类光纤陀螺。
广泛应用于各领域,称为第一代光纤陀螺。
它又可分为:消偏型;全保偏光纤型;集成光学器件型。
环形谐振腔光纤陀螺是采用光纤作为谐振器来敏感角运动的装置,被称为第二代光纤陀螺。
又可分为:光纤式;光波导式。
受激布里渊散射环形激光陀螺是一种利用光纤环形腔中的受激布里渊散射的方向性增益效应来实现利用Sagnac效应检测谐振速率,其原理与激光陀螺仪完全相似。
被称为第三代,正在进行理论研究,比前两代具有更大的优越性。
由于无需复杂的调制解调检测技术,国际上倍受重视。
他们具有不同的结构,决定了各自的特点及使用范围,工作原理都是采用直接检测干涉后的Sagnac相移来得到旋转角速度[2,3]。
从检测相位的方法来看,它又可分为开环与闭环两种类型。
开环陀螺直接探测干涉后的Sagnac相移,而闭环陀螺则是利用反馈回路由相位调制器引入与Sagnac相移等值反向的非互异相移。
1.4 光纤陀螺仪的关键技术光纤陀螺仪需要突破的主要技术为灵敏度消失、噪声和光纤双折射引起的漂移。
1. 灵敏度消失是指在旋转速率接近零时,灵敏度会消失。
这是由于检测器中的光密度正比于Sagnac相移的余弦量所引起。
2. 光纤陀螺仪的噪声是由于瑞利背向散射引起的。
为了达到低噪声,应采用小相干长度的光源。
3. 光纤双折射引起的漂移:如果两束相反传播的光波在不同的光路上,就会产生飘移。
造成光路长度差的原因是单模光纤有两正交偏振态,此两种偏振态光波一般以不同速度传播。
由于环境影响,使两正交偏振态随机变化。
光纤陀螺仪与激光陀螺仪相比,有许多突出的优点,若用于导弹制导以及飞机、舰艇导航和卫星跟踪,尚存在某些关键技术需要解决。
根据光纤陀螺仪的工作原理及其光纤环的绕制方法和绕制工艺,其核心部件光纤对温度极为敏感,加上激光源的光程差、偏振变化、光的后向散射、光纤端面的菲涅尔反射以及光接收器的散粒噪声等影响,使检测误差较大。
因此必须查明原因,找出光纤陀螺仪的误差源,提出消除误差的有效途径。
表二列出了光纤陀螺仪的误差源及其有效解决途径[4]。
表二光纤陀螺仪的误差源及其解决途径2光纤陀螺仪的发展及应用2.1光纤陀螺仪的发展现状由于光纤陀螺无以伦比的优点,使其在机动载体和军事技术的应用非常理想,因此颇受用户,特别是军方的高度重视,并在近几年进行了大量的研究和实验,其中以美、日、德、法为主体的光纤陀螺研究工作已取得很大进展。
在国内,光纤陀螺的研究起步较晚且集成光学技术和保偏光纤技术相对落后,又由于发达国家的技术封锁,所以发展较慢。
但在国外光纤陀螺的迅猛发展形势下,自1987年起光纤陀螺的研制被列入重点发展计划,北京航空航天大学、航天部13所、33所、浙江大学、哈尔滨工程大学等单位投入很大力量进行研究,并取得一定成绩,目前,国内光纤陀螺的研制水平已接近惯性导航系统的中、低精度要求。
表三、表四是目前国内外各单位光纤陀螺应用水平[5,6]。
由于光纤陀螺与传统陀螺相比具有许多重要特征,如启动时间短、重量轻、稳定可靠、宽动态范围、功耗小、成本低等,所以在航海、宇航、空中运载器、交通运输以及机器人等军用、民用的许多领域都有着广阔的应用前景[7-9]。
光纤陀螺的应用领域如表五所示:2.2.1光纤陀螺在军用领域的应用(1)军用直升飞机、运输机、战斗机和战略轰炸机,以及军用人造卫星等惯性导航系统。
要求用高性能陀螺,其容许漂移误差在(10-2~10-4)°/h的范围。
光纤陀螺不仅能满足捷联系统的大动态范围、高线性度、高稳定度和数字输出的要求,而且价格低廉。
(2)战术武器制导和飞行姿势方位基准装置用陀螺。
不少空军战术武器系统,诸如改进的中近程空对地导弹、空对空导弹、大面积扫装甲弹等都需要惯性参考系统。
(3)战略巡航导弹用陀螺.战略巡航导弹要求陀螺具有高精度性能(容许漂移误差一般为0.01°/h左右),而且要求其体积小、重量轻。
一个小而精确的捷联惯性系统将能给战略巡航导弹提供制导、自动驾驶以及其它参考功能所必须的一切惯性信息。
(4)综合孔径雷达、火力控制、高纬度姿势参考系统等都需要高精度惯性传感器。
(5)对陆军来说,陀螺主要用于陆地惯性导航系统和惯性大地测量系统。
(6)在海军方面,陀螺主要用于一般军舰、攻击型核潜艇和弹道导弹核潜艇的惯性导航系统。
2.2.2光纤陀螺在民用领域的应用(1)光纤陀螺在汽车工业中的应用[12,13]作为旋转角速度传感器之一的光纤陀螺具有适应于汽车工业应用的特征:①无可动部分,结构简单;②启动时间短;③小型,重量轻;④功耗低;⑤动态范围宽。
目前光纤陀螺在汽车工业中的应用主要是:①在汽车自动导航系统中的应用;②在汽车姿态控制系统中的应用;③在汽车控制仪器中的应用。
(2)光纤陀螺在列车导航中的应用[14]以光纤陀螺为基础的定位系统能够给出列车运行平面轨迹及列车前进过程中的速度、加速度、方位角,方位角速度、侧滚角、俯仰角等信息。
这些信息通过天线发射到漏泄波导再传输到列车指挥中心,经中心计算机综合性的实时处理,然后再传至各次列车,供司机参考执行。
从而可以增加行车的安全度,缩短行车间隔时间,提高车速和运输能力。
这就是以光纤陀螺为基础的智能化指挥系统。
(3)光纤陀螺还广泛地应用于航海航运领域,如民用运输机、客机、商船、客轮、深井钻探、隧道开掘机、机器人、农用无人驾驶直升机、自动草坪整修机以及惯性大地测量系统中。
3 光纤陀螺的发展趋势及展望光纤陀螺成本低、维护简便,正在许多已有系统上替代机械陀螺,从而大幅度提高系统的性能、降低和维护系统成本。
现在,光纤陀螺已充分发挥了其质量轻、体积小、成本低、精度高、可靠性高等优势,正逐步替代其它型陀螺。
目前,光纤陀螺的研究趋势有:(1)采用三轴测量代替单轴,研发多功能集成光学芯片、保偏技术等,加大光纤陀螺的小型化、低成本化力度;(2)深入开发中、低精度光纤陀螺的应用,特别是民用惯性导航技术;(3)加强精密级光纤陀螺的技术与应用研究,开发新型的光纤陀螺B-FOG和FRLG等。
光纤陀螺与第一代光学陀螺激光陀螺相比,最大的优点是不用在石英块或其它材料中精密的加工光学回路,制造成本低;而且光纤陀螺能根据使用对象的要求,实现高、中、低不同精度的产品,激光陀螺由于加工工艺复杂,制造成本高,只适用于制作高精度的产品。