70型光纤陀螺仪使用说明书

FOG-70型光纤陀螺仪使用维护说明书

FOG-70型光纤陀螺仪

使用维护说明书

1.产品名称

FOG-70型光纤陀螺仪。 2.基本工作原理简述

光纤陀螺是一种敏感角速率的光纤传感器，其基本工作原理是利用Sagnac 效应：在一个环形干涉仪中，由光源发出的光波被分束器一分为二，两束光将分别沿顺、逆时针方向运动，并回到分束器处。当干涉仪以一定角速度相对于惯性参考系作旋转运动时，则顺逆时针光束存在相位差：

Ω⋅=

c

RL

S λπφ4 式中：L 为光纤长度；R 为光纤环的半径；λ为光波长；c 为真空中的光速。光纤环形干涉仪的优势是可以采用多匝光路来增强萨格奈克相移，此时上式中的光纤长度NR L π2=，N 是光纤线圈的匝数。检测到萨格奈克相移即可解算出旋转角速率Ω。

根据上述原理，光纤陀螺仪由光学表头和调制/解调电路两部分组成，前者包括光源、探测器、耦合器、Y 型多功能集成光路和光纤线圈，如图1所示。

图1 闭环保偏光纤陀螺原理框

3.产品结构及特点

陀螺结构上采用了典型的光纤环圈为圆环形的结构设计方案，并从小型化一体化设计、结构稳定（抗冲击振动）、抗谐振、结构对称性、安装方便性以及热设计（温度特性）等方面统筹考虑，优化设计出了陀螺现有结构。

4.质量等级及执行标准

GJB2426-2004

5.产品用途

FOG-70型光纤陀螺仪具有寿命长、抗冲击振动能力强、测量范围大、带宽高、瞬时启动、无加速度引起的漂移、精度覆盖面广等特点，可广泛应用于战术导弹、舰船、巡航导弹和军、民用飞机、无人机以及车辆和机器人的导航、制导、定位定向、稳定控制等领域。

6.1 陀螺零偏系列指标

零偏稳定性（º/h）：≤0.5

零偏重复性（º/h）：≤0.5

6.2 随机游走系数（º/h）：≤0.05

6.3 陀螺标度因数系列指标

标度因数（LSB/º/s）：实测

标度因数非线性度（ppm）：≤300

标度因数不对称度（ppm）：≤300

6.4 最大输入角速率（º/s）:±400

6.5 阈值（º/h）：≤0.5

6.6 输入轴失准角（′）：≤5

6.7 频带宽度（Hz）：≥100（设计值，可定制）

6.8 重量(g)：≤250

7.应用环境条件

7.1 应用温度条件

工作温度范围：－40℃～65℃；

贮存温度范围：－55℃～70℃。

7.2 应用振动与冲击条件

振动满足20Hz～2000Hz，0.04g2/Hz（PSD）；

冲击满足60g，11ms。

8.陀螺工作电源

±5V供电，电源精度5%，电源纹波不大于20mV。全温电源最大冲击电流1.2A。常温稳态功耗不大于2.5W，全温稳态功耗不大于5W。

9.外形尺寸、极性与接口

9.1 外形尺寸

FOG-70型光纤陀螺仪外形尺寸：70mm×70mm×32mm，安装尺寸：62mm×62mm，详见图2。

注：未注尺寸公差按GB/T1804-2000等级C执行。

图2 陀螺外形与安装尺寸图

9.2 陀螺极性

陀螺极性按右手螺旋定则如图3定义，拇指代表敏感轴方向，其它指目代表角速度方向。

图3 陀螺极性示意图

9.3 接口

9.3.1 接口定义

陀螺输出采用J30J-15ZKP连接器，节点定义见表1。

节点号定义节点号定义

1 +5V 9 禁用

2 +5V 10 禁用

3 ±5VGND 11 禁用

4 ±5VGND 12 禁用

5 -5V 13 禁用

6 -5V 14 禁用

7 T+ 15 禁用

8 T-

9.3.2 接口类型

RS-422数字串行口，采用异步串行标准双工RS-422电气接口标准。

9.3.3 通讯协议

a)波特率：115.200kbps；

b)通讯帧格式

每帧包含11位，顺序为：

起始位1位

数据位8位（先发送低后高）

偶校验位1位

停止位1位

c)通讯规则

陀螺采用广播式发数，数据更新1ms。数据帧格式见2。

角速率数据三字节采用补码格式，角速率转换量纲为30000 LSB/[º/s](或见产品证明书)，转换示例见表3。

表3 角速率转换示例 (标度因数30000 LSB/[º/s])

10.使用操作规程及注意事项

10.1 产品安装

陀螺安装基准面的面积不小于73mm×73mm，平面度应小于0.02°，粗糙度应小于0.8，按照本产品上标有的陀螺极性（按照右手定则）和用户具体使用的轴向要求设置陀螺安装面。

用四颗M4的螺钉将产品牢固的固定在载体的陀螺安装基准面上，4颗螺钉应紧固均匀，安装过程中严禁敲打、碰撞，以免损伤陀螺。

10.2 产品连线

按表1给出的接线定义连线至上位机和电源，检测确认所有的连线是否正确，特别注意陀螺的电源极性，否则会对陀螺造成不可修复的损伤，甚至损坏陀螺。

11.维护与保养

正确按操作规程完成陀螺安装固定及连线后，陀螺上电即可工作，数秒后陀螺进入工作状态，产品在使用过程中一般不需要特别的维护和保养。但如果陀螺使用在裸露环境，需给陀螺加装防雨罩。以免雨水侵蚀，以延长陀螺使用寿命。

12.运输与储存

12.1 运输要求

本产品可用汽车、火车、轮船、飞机等任何一种交通工具运输，但运输前应将产品放置在专用包装盒内，运输时应防热、防水、防剧烈振动。

12.2 储存要求