光纤陀螺简介

光纤陀螺简介
光纤陀螺的工作原理是基于萨格纳克(Sagnac)效应。

萨格纳克效应是相对惯性空间转动的闭环光路中所传播光的一种普遍的相关效应，即在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光，以相反的方向进行传播，最后汇合到同一探测点。

若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线，相对惯性空间存在着转动角速度，则正、反方向传播的光束走过的光程不同，就产生光程差，其光程差与旋转的角速度成正比。

因而只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息，即可得到旋转角速度。

光纤陀螺按照工作原理可以分为：干涉型光纤陀螺仪和谐振式光纤陀螺仪。

干涉型光纤陀螺仪，目前应用最广泛。

它采用多匝光纤圈来增强SAGNAC效应，一个由多匝单模光纤线圈构成的双光束环形干涉仪可提供较高的精度，也势必会使整体结构更加复杂。

而谐振式光纤陀螺仪，采用环形谐振腔增强SAGNAC效应，利用循环传播提高精度，因此它可以采用较短光纤。

谐振式光纤陀螺仪需要采用强相干光源来增强谐振腔的谐振效应，但强相干光源也带来许多寄生效应，如何消除这些寄生效应是目前的主要技术障碍。

与机电陀螺或激光陀螺相比，光纤陀螺具有如下特点：(1)零部件少，仪器牢固稳定，具有较强的抗冲击和抗加速运动的能力；(2)绕制的光纤较长，使检测灵敏度和分辨率比激光陀螺仪提高了好几个数量级；(3)无机械传动部件，不存在磨损问题，因而具有较长的使用寿命；(4)易于采用集成光路技术，信号稳定，且可直接用数字输
出，并与计算机接口联接；(5)通过改变光纤的长度或光在线圈中的循环传播次数，可以实现不同的精度，并具有较宽的动态范围；(6)相干光束的传播时间短，因而原理上可瞬间启动，无需预热；(7)可与环形激光陀螺一起使用，构成各种惯导系统的传感器，尤其是捷联式惯导系统的传感器；(8)结构简单、价格低，体积小、重量轻。

未来光纤陀螺的发展将着重于以下几个方面：(1)高精度。

更高的精度是光纤陀螺取代激光陀螺在高等导航中地位的必然要求，目前高精度的光纤陀螺技术还没有完全成熟。

(2)高稳定性和抗干扰性。

长期的高稳定性也是光纤陀螺的发展方向之一，能够在恶劣的环境下保持较长时间内的导航精度是惯导系统对陀螺的要求。

比如在高温、强震、强磁场等情况下，光纤陀螺也必须有足够的精度才能满足用户的要求。

(3)产品多元化。

开发不同精度、面向不同需求的产品是十分必要的。

不同的用户对导航精度有不同的要求，而光纤陀螺结构简单，改变精度时只需调整线圈的长度直径。

在这方面具有超越机械陀螺和激光陀螺的优势，它的不同精度产品更容易实现，这是光纤陀螺实用化的必然要求。

(4)生产规模化。

成本的降低也是光纤陀螺能够为用户所接受的前提条件之一。

各类元件的生产规模化可以有力地促进生产成本的降低，对于中低精度的光纤陀螺尤为如此。