光纤陀螺
光纤陀螺术语及测试方法
光纤陀螺术语及测试方法光纤陀螺是一种利用光学原理来测量角速度和方向的仪器。
其优点包括精度高、响应速度快、稳定性好等，因此在惯性导航、航天航空、自动控制等领域得到了广泛的应用。
光纤陀螺的术语主要包括以下几个方面：1.动态误差：动态误差是指光纤陀螺在运动过程中由于各种因素导致的测量误差。
例如，由于光纤陀螺的光学元件和机械部件在运动时产生的振动、材料膨胀等原因，会导致测量结果的偏差。
2.静态误差：静态误差是指光纤陀螺在静止不动时由于各种因素导致的测量误差。
例如，由于光纤陀螺的温度变化、光学元件和机械部件的松动等原因，会导致测量结果的偏差。
3.小干扰误差：小干扰误差是指光纤陀螺在受到小幅度干扰时产生的测量误差。
例如，由于光纤陀螺的机械结构和光学元件的松动等原因，会导致测量结果的不稳定性。
4.归零误差：归零误差是指光纤陀螺在归零过程中产生的测量误差。
例如，由于光纤陀螺的光纤光路中存在的偏移、偏振和偏心等原因，会导致归零结果的不准确性。
5.偏置误差：偏置误差是指光纤陀螺在测量过程中产生的零点漂移。
光纤陀螺的偏置误差可能由于温度变化、机械部件磨损等原因引起。
除了以上术语之外，光纤陀螺的测试方法主要包括以下几种：1.静态测试：静态测试是指将光纤陀螺放置在静止的环境中，通过测量其输出信号来评估其静态误差。
常用的方法包括将光纤陀螺与参考陀螺或参考仪器进行比较，以确定其零点漂移等测量误差。
2.动态测试：动态测试是指将光纤陀螺安装在运动的平台上，通过测量其输出信号来评估其动态误差。
常用的方法包括将光纤陀螺与参考陀螺或参考仪器进行比较，以确定其响应速度、线性度等测量性能。
3.带宽测试：带宽测试是指通过改变输入信号的频率，测量光纤陀螺输出信号的变化，以确定其响应频率范围。
常用的方法包括使用正弦波信号作为输入信号，测量光纤陀螺输出信号的幅值和相位变化。
4.稳定性测试：稳定性测试是指通过长时间连续测量光纤陀螺输出信号的变化，以确定其稳定性和长期稳定性。
光纤陀螺
EuroFOG(法国)
10゜/h到0.01 ゜/h系列化 0.05゜/h 10゜/h
Fizoptika(俄罗斯) 日立（日本）
3. 与其他陀螺的比较：
光纤陀螺是一种全固态的光学陀螺仪，它的主要优点在于；①无 运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；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 敏度和分辨率极高(可达 10rad/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(约为 2000°/s)；⑦寿命长，信号稳定 可靠；⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来 的负效应；⑩可与环形激光陀螺一起集成捷联式惯性系统传感器。
屏幕
分光镜 光源
反射镜 1
反射镜 2
反射镜 3
萨格纳克效应已经得到广泛的应用， 由萨格纳克效应研制出的光 纤陀螺已成功地用于航空、航天等领域，是近 20 年发展较快的一种 陀螺仪。 根据sagnac效应 ，当一环形光路在惯性空间绕垂直于光路平面 的轴转动时，光路内相向传播的两列光波之间，将因光波的惯性运动 而产生光程差，从而导致两束相干光波的干涉。该光程差对应的位相 差与旋转角速率之间有一定的内在联系， 通过对干涉光强信号的检测 和解调，即可确定旋转角速率。 以干涉式光纤陀螺为例，如图1所示，光源(SLD)发出的光经分束器 (coupler)分为两束后，进入一半径为R的单模光纤环(fiber coil) 中，分别沿顺时针方向(CW)及逆时针方向(CCW)反向传输，最后同向 回到分束器形成干涉。显然，当环形光路相对于惯性参照系静止时， 经顺、逆时针方向传播的光波回到分束器时有相同的光程，即两束光 波的光程差等于0；当环行光路绕垂直于所在平面并通过环心的轴以 角速度Ω 旋转时，则沿顺、逆时针方向传播的两波列光波在环路中传 播一周产生的光程差为：
光纤陀螺
光纤陀螺
Lecture 14 -- Fiber Optic Gyro
1
Outline
1. 光纤陀螺概述 2. 光程差, 相位差和互易性 光程差 3. 相位偏置和相位调制 4. 开环、闭环光纤陀螺, 谐振光纤陀螺 开环、闭环光纤陀螺 5. 其它问题
Lecture 14 -- Fiber Optic Gyro
~ fm
D PSD SF
引入放大器 SF 和相位 形成闭环. 变换器 PT, 形成闭环
Lecture 14 -- Fiber Optic Gyro
17
4.3 谐振型光纤陀螺
PSD1 D1 SL LR SL1 PSD2 D2 L2 SL2 C L1
光纤线圈
分成两束, 谐振器). 来自 LR 的激光被 SL 分成两束 从两端进入线圈 (谐振器 谐振器 当光纤陀螺旋转, 两束光的谐振频率变化. 当光纤陀螺旋转 两束光的谐振频率变化 频率差和输入角速度成正比, 测量. 频率差和输入角速度成正比 由两个检测器和 PSD 测量
π π
2
−π
−
π
2
0
∆ϕ
当输入的相移 ∆φ=0，检测器的输出 ， 如左图所示. 如左图所示 I
ϕm
当 ∆φ≠0, 检测器的输出如右图所 示. 输出信号的均值取决于当前曲线下 的面积. 的面积
−π −
π
2
0
π π
2
∆ϕ
ϕm
Lecture 14 -- Fiber Optic Gyro
12
3.3*交变相位偏置 交变相位偏置
5
2.1 Sagnac 干涉仪 静止 干涉仪:
环形 Sagnac 干涉仪
光纤陀螺技术参数选型
光纤陀螺技术参数选型1.光纤陀螺工作原理光纤陀螺是一种利用回波光纤中光信号相位差变化来测量转动角速度的设备。
其基本原理是通过光纤传输光信号的相位差变化来实现转动角速度的测量。
2.光纤陀螺技术参数光纤陀螺的技术参数包括测量范围、分辨率、精度、稳定性等。
2.1测量范围光纤陀螺的测量范围是指其能够测量的转动角速度的上下限。
根据具体应用的需求，需要选用合适的测量范围，以保证光纤陀螺可以满足实际测量需要。
2.2分辨率光纤陀螺的分辨率是指其能够测量的最小角速度变化，也可以理解为陀螺仪的感知能力。
分辨率越高，表示光纤陀螺对微小的角速度变化更加敏感。
2.3精度光纤陀螺的精度是指其输出值与实际值之间的误差。
精度越高，表示光纤陀螺的测量结果与实际值之间的偏差越小。
2.4稳定性光纤陀螺的稳定性是指其在长期工作过程中输出值的稳定性能。
稳定性越好，表示光纤陀螺的测量结果在不同环境条件下的波动较小。
3.光纤陀螺技术参数选型方法在确定光纤陀螺的技术参数时，需要综合考虑实际应用需求、成本和技术可行性等因素。
以下是一些常用的光纤陀螺技术参数选型方法：3.1根据应用需求确定测量范围根据实际测量需求，确定光纤陀螺的测量范围。
需要考虑转动角速度的最大值和最小值，以保证光纤陀螺能够满足实际测量需求。
3.2根据应用场景确定分辨率根据应用场景的需求，确定光纤陀螺的分辨率。
一般来说，对于需要测量微小角速度变化的应用，需要选择具有高分辨率的光纤陀螺。
3.3根据应用精度确定精度要求根据应用的精度要求，确定光纤陀螺的精度。
对于需要高精度测量的应用，需要选择具有高精度的光纤陀螺。
3.4根据应用稳定性确定稳定性要求根据应用的稳定性要求，确定光纤陀螺的稳定性。
对于需要长期稳定工作的应用，需要选择具有良好稳定性的光纤陀螺。
4.光纤陀螺技术参数选型的注意事项在进行光纤陀螺技术参数选型时，需要注意以下几个方面：4.1应用需求的准确把握需要充分了解实际应用需求，使技术参数选型更加准确。
光纤陀螺仪原理
光纤陀螺仪原理1. 引言光纤陀螺仪（Fiber Optic Gyroscope，简称FOG）是一种利用光纤和激光干涉原理测量角位移的装置。
光纤陀螺仪工作稳定、精度高、重量轻、体积小、抗振动能力强，广泛应用于航天、航海、火箭、导弹等领域。
本文将详细解释与光纤陀螺仪原理相关的基本原理。
2. 基本原理光纤陀螺仪的工作原理基于光的干涉效应，通过测量光传播路径中的相位差来得到角位移的信息。
光纤陀螺仪主要由光源、分束器、光纤环路和光电探测器等部分组成。
2.1 光源光纤陀螺仪一般采用激光光源作为发射器。
激光具有单色性、方向性和相干性等优点，可以提供稳定的光信号用于测量。
激光源发射出的激光光束经过准直、偏振等处理后，进入光纤环路进行干涉。
2.2 分束器分束器是将激光光束分成两束的光学组件。
一束光沿着光纤环路的顺时针方向传播，称为顺时针光；另一束光沿着逆时针方向传播，称为逆时针光。
2.3 光纤环路光纤环路是光纤陀螺仪的核心部分，由多个光纤组成。
光纤环路通常采用“S”型或“Z”型布局，其目的是使光在环路中传播一定长度，以增大传播时间，提高测量精度。
在光纤环路中，顺时针光和逆时针光通过相同的光纤传输，形成光纤内壁的干涉。
2.4 光电探测器光电探测器用于测量干涉光信号的强度。
光纤环路两端分别安装有光电探测器，用于接收顺时针光和逆时针光经过干涉后的光强信号。
3. 工作过程光纤陀螺仪的工作过程可以分为两个阶段，即初级调零和运行测量。
3.1 初级调零初级调零是为了消除光纤陀螺仪中的零偏误差。
在初级调零过程中，设备会自动采集并记录下零偏误差的数值。
首先，光纤陀螺仪的光源发射激光光束，分束器将光束分成顺时针光和逆时针光，然后它们分别沿着光纤环路传播。
在传播过程中，如果光纤环路没有发生旋转，则顺时针光和逆时针光会以相同的路径传播回来。
当顺时针光和逆时针光在光纤环路两端重新合成时，它们会以特定的相位关系进行干涉。
这种干涉会导致光电探测器接收到的光强发生相应的变化。
光纤陀螺资料课件
02
光纤陀螺技术
光纤陀螺的关键技术
光学干涉技术
光学波导技术
信号处理技术
光纤陀螺的技术优势
高精度测量
。
抗干扰能力强
可靠性高 成本低
光纤陀螺的技术挑战
温度稳定性
标定和校准
光纤陀螺的测量精度受温度影响较大， 需要采取有效的温度补偿措施提高稳 定性。
光纤陀螺的测量精度需要经过标定和 校准，这是一项复杂的工作，需要高 精度的测试设备和专业的技术人员。
光学噪声Βιβλιοθήκη 光纤陀螺的光学干涉信号较弱，容易 受到光学噪声的干扰，需要优化光学 系统降低噪声。
03
光纤陀螺的制造工艺
光纤陀螺的制造流程
光纤绕制
测试与调整
材料准 备
光学元件装配
封装与成品检验
关键制造工艺与技术
高精度光纤绕制
温度补偿技术
光学元件对准与固定 信号处理与控制技术
制造工艺的优化与改进
持续改进绕线工艺
05
光纤陀螺的发展趋势与展望
技术发展趋势
集成化与微型化 高精度与高稳定性 多轴与阵列化
应用领域拓展
智能交通
航空航天 机器人
未来展望与挑 战
新材料与新工艺 系统集成与智能化 标准化与可靠性
THANKS
感谢观看
引入新材料和新技术
加强质量管理与监控
04
光纤陀螺的性能测试与评估
测试方法与标准
测试方法
测试标 准
性能参数与指 标
性能参数
性能指标
性能测试案例分析
测试案例一
对某品牌的光纤陀螺进行偏振稳定性测试，测试结果显示该光纤陀螺在长时间内 具有良好的偏振稳定性，能够满足高精度测量的需求。
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
fibre optic gyroscope
谐振腔光纤陀螺 ( R— FOG)
布里渊型光纤陀螺( B— FOG)
干涉式光纤陀螺仪(I-fog)
干涉型光纤陀螺 ( I — F O G) 是研究开发最早 、 技术最为成熟的光纤陀螺 ， 属第 1代光纤陀螺 。它利用干涉测量技术把光位相的测量转变为光强度的测 量 ，从而较简单地测出 Sagnac位相变化。[5]
摘自《中国惯性技术学报》2005年10月刊
光纤陀螺仪原理-Sagnac效应
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光纤陀螺仪原理-Sagnac效应
各种类型的光纤陀螺， 其基本原理都是利用 Sagnac 效应 ， 只是各自所采用的位相或频率解调方式不同，或者对光纤 陀螺的噪声补偿方法不 同
[2] V a l i V， S h o r th i l l R W．F i b e r Ri n g I n t e r f e r ome t e r [ J ] ． Ap p 1 ．Op t ， 1 9 76， 1 5： 1 0 9 9-1 1 0 0．
fibre optic gyroscope
布里渊型光纤陀螺( B— FOG)
布里渊型光纤陀螺是第 3代光纤 陀螺 ，又称光 纤环形激光陀螺( F — RLG)，或受 激布里渊散射光纤 环形激光陀螺( B— FRLG) 。采用有源谐振腔的布里 渊光纤陀 螺( B— FOG) 是利用高功率光在光纤 中激 发布里渊散射光(SBS) 的光纤陀螺仪。 当光纤环中传输的光强达到一定程度时就会产生布里渊散射，散射光的频率由于受 萨格奈克效应的影响，顺、逆时时的两束布里渊散射光的频差与旋转角速度成正 比。检测顺、 逆时针方向光波产生的散射光的频率，并进行拍频处理，就可以得 到光纤环的旋转角速度。
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光纤陀螺及军事应用摘要：本文主要介绍了光纤陀螺，光纤陀螺的发展历史及其现状；在光纤陀螺分类的基础上分析其原理；光纤陀螺的特点；分别于陆海空三个不同的方面讲述光纤陀螺的军事应用以及光纤陀螺未来发展趋势。
关键词：光纤陀螺；发展历史；原理；分类；特点；军事应用；发展趋势Fiber Gyroscope and Military ApplicationXu Rui(School of Economy and Administration, Shanghai University, Shanghai 200444, China) Abstract: This paper mainly introduces the development history and present situation of fiber optic gyroscope, optical fiber gyroscope; analyze its principle based on the classification of the characteristics of fog; fog; military application and development trends in the future about the fiber optic gyroscope fog on three different aspects of armed respectivelyKeywords: Fiber gyroscope；History；principle；Classification；Characteristic；Military application；Development trend.1 前言现代陀螺仪是现代航空、航海、航天和国防工业中广泛使用的一种惯性制导仪器，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[1]。
光纤陀螺仪作为新一代的陀螺仪，是一种利用Sagnac效应测量旋转角速度的新型全固态惯性仪表[2]，较为常见的外形如图（1）所示。
光纤陀螺因其零部件少、体积小、抗电磁辐射和冲击能力图1 光纤陀螺强、寿命长、易于集成、成本低等优点而飞速发展, 广泛用于兵工、航海、航空、航天等军事领域。
2 光纤陀螺仪的发展历史及现状自从美国犹他大学的VAL I和 SHORTHI LL等人成功研制第1个光纤陀螺以来,光纤陀螺已经发展了将近30年。
以下是光纤陀螺的主要发展历程[3~7]。
1970 年,新一代低损耗光纤推动光纤陀螺的研制; 1976年, VAL I和SHORTHI LL 等人成功研制了干涉式光纤陀螺(I-FOG);1977 年～1982年,对光纤陀螺的基本结构进行研究,提出了光纤陀螺最小结构,开环结构和闭环结构,并提出了谐振式光纤陀螺(R-FOG)和布里渊光纤陀螺(B-FOG)的思想;1980年～1990年,对光纤陀螺的误差因素和光学元件进行研究,引入了超辐射发光二极管、保偏光纤、光学铌酸锂集成芯片、绕纤技术等,对光纤陀螺提出“all digital”的概念,首次实现商业化(实用于波音777);1990 年至今,光纤陀螺的实际应用研究(特别是航天航空,工业领域),运用光电集成芯片(LiNbO质子交换光波导)、微光电机械、3信号处理技术等技术致力于降低光纤陀螺成本、小型化、高性能的研究,对I-FOG引入了消偏结构,三轴结构,EDF ASE光源,进行光纤陀螺的标准化,光纤型激光陀螺的研制。
现在,光纤陀螺的大部分关键技术问题已经得到很好的解决,灵敏度、动态范围、标度因素等技术指标已得到很大的改善,角速度探测精度已经达到0.0003°/h (相当于150年转一圈的转速)。
关键技术问题的解决和光纤陀螺独有优势有力地推动了光纤陀螺的产业化,如今全球每年生产的光纤陀螺单元已达到十万个左右。
典型的光纤陀螺仪面积为10 cm2数量级,精度 0.1°/h ～0 . 02°/h,能在强震动、温度-50℃～100 ℃的环境中全区间工作,广泛应用于航天航空,机器人系统,机车导航,天线与望远镜平台稳定,深海导航,矿物勘采甚至是地震探测技术领域。
3 光纤陀螺仪的原理及分类光纤陀螺分类有多种，若按其原理来划分，可分为：干涉型光纤陀螺（I-FOG）、谐振型光纤陀螺（R-FOG）及布里渊型光纤陀螺（B-FOG）。
但各种类型的光纤陀螺，其基本原理都是利用Sagnac效应，只是各自所采用的位相或频率解调方式不同，或者对光纤陀螺的噪声补偿方法不同而已。
根据sagnac效应[8]，当一环形光路在惯性空间绕垂直于光路平面的轴转动时，光路内相向传播的两列光波之间，将因光波的惯性运动而产生光程差，从而导致两束相干光波的干涉。
该光程差对应的位相差与旋转角速率之间有一定的内在联系，通过对干涉光强信号的检测和解调，即可确定旋转角速率[9]。
3.1 干涉型光纤陀螺（I-FOG）[10]I-FOG是第一代光纤陀螺,其原理如图2所示。
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Sagnac 相位变化。
I-FOG的光纤元器件一般都用单模光纤或保偏光纤制作。
用保偏光纤制作光纤线圈可得到高性能光纤陀螺,但是若要提高它的灵敏度就必须增加光纤的图2 干涉型光纤陀螺原理示意图长度,一般为数百米到数千米,光纤陀螺的体积相应较大。
I-FOG又分为开环I-FOG和闭环I-FOG,开环I-FOG主要用作角速度传感器。
这种光纤陀螺结构很简单,价格便宜,但是线性度差(10-3量级),动态范围小(10-6量级)。
闭环I-FOG是一种较精密且复杂的光纤陀螺,主要应用于中等精度的惯导系统。
I-FOG是光纤陀螺中研究最早的,现在其实验室精度已达10-4(°)/h ,在国内外的军用和民用方面得到了广泛的应用,目前世界各国开发的实用产品大部分都是干涉型光纤陀螺。
3.2 谐振型光纤陀螺（R-FOG）[10]R-FOG是第二代光纤陀螺,原理如图所3示。
从激光器发出的光通过光纤耦合器C4和C1分成两路进入光纤谐振器,在其中形成传播方向相反的两路谐振光。
谐振器静止时,这两束光的谐振频率相等。
但当谐振器以角速度Ω旋转时,它们的谐振频率不再相等,两束谐振光的谐振频率差为△f=（4S/ΛL）Ω (L为谐振器的光纤长度,为谐振器所包围的面积, K为光波长)。
因此,通过测量R-FOG中两谐振光束的谐振频率差△f,可以确定旋转角速度Ω。
R-FOG的研究较晚,主要用来解决光源的波长稳定性,对光源的要求十分苛刻,在技术上还不太成熟,但是很多研究图3 谐振型光纤陀螺人员认为它能提供最大潜在的精度。
国内外很多科研机构都在研究此类陀螺,目前已经有少数产品在实际中得到应用,处于由实验室向实用化过渡阶段。
与激光陀螺相比,由R-FOG的光源是在谐振器外,因此无闭锁效应;与I-FOG相比,具有光源稳定度高、所用光纤短(10m左右)、受环境影响小、成本低的优势。
3.3 布里渊型光纤陀螺（B-FOG）[10]B-FOG是第三代光纤陀螺,原理如图4所示。
此光纤陀螺是用光纤线圈代替了传统的RLG的激光谐振腔。
它与RLG在原理上都是利用谐振腔中沿相反方向传播的谐振光频差与旋转角速度成比例来测量旋转体的角速度。
它是用泵浦激光器耦合进人光纤线圈中,并产生增幅的布里渊散射,在光纤线圈中产生光学谐振。
它用光纤线圈代替了环形激光腔,不需要高反射率的反射镜和高真空封装,因图4 布里渊型光纤陀螺此结构简化、体积减小,而且生产成本降低,使陀螺全固体化。
其优势在于具有更大的动态范围。
目前尚处于实验室研究阶段,暂未有实用化的产品。
4 光纤陀螺仪的特点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。
5 光纤陀螺仪的军事应用[11]光纤陀螺能够精确确定运动物体的方位,与传统的机械陀螺相比,具有结构简单、无旋转部件、重量轻、耐冲击、使用寿命长、消耗功率小、动态量程大等优点,广泛用于导弹制导、飞机船舰导航、军用卫星与地形跟踪导航等控制系统中,它的发展对一个国家的国防建设具有十分重要的战略意义。
5.1 光纤陀螺在陆战中的应用近年来,随着我国军事发展的需要,军事地理信息系统已进入实际研发阶段而全球定位系统GPS对军事地理信息系统的发展起到了很大推动作用。
众所周知,GPS接收器靠接收GPS 卫星信号获取定位信息, 所以在山区、隧道等卫星信号微弱甚至根本“看不到”卫星的地方, 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,一般采用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。
光纤陀螺还可用于装甲车和坦克的转塔,在车辆瞄准和射击时用于稳定炮塔。
2002年6月, KVH公司为欧洲系统集成商制造的几辆战车提供E-Core4000型光纤陀螺,其中单轴E-Core 4000型陀螺用于主战坦克转塔的升级,双轴E-Core型陀螺集成到新装甲车的转塔上,在车辆瞄准和射击时陀螺将用于稳定炮塔。
由于E-Core 4000型光纤陀螺不包括运动机件,对于那些影响机械陀螺精度和稳定性的外部振动、冲击和加速的惯性和十字线移动不敏感。
战车制造商使用后认为,其稳定性和可靠性远远超过现在军车上使用的机械陀螺,平均无故障运行时间为615万小时,在数量级上大大超过机械陀螺。
5.2 光纤陀螺在海战中的应用自19世纪后半叶出现钢制轮船以来,陀螺仪就担当了舰船导航的重要任务。
海军武器以运动平台为载体,掌握自身平台的时间、空间和姿态信息是保证大部分作战兵器充分发挥效能的基础。
在未来战争条件下,无线电、GPS、天文导航和制导都可能被对方干扰,而光纤陀螺以其牢固稳定、耐冲击、启动时间短、检测灵敏度高、寿命长、信号稳定等优点,在未来信息战环境中有着特殊地位,它在水下是唯一有效的导航手段,已普遍被各国海军认识和接受。