光纤陀螺光纤环圈的绕制方法及其张力分析PPT课件
光纤陀螺的原理及应用ppt课件

优势,因此各国都投入大量人力对其进行研究,相信在不久 的将来,R-FOG一定可以在惯性导航与制导等诸多领域得到 广泛应用。
布里渊型光纤陀螺( B— FOG)
或受激布里渊散射光纤环形激光陀螺( B— FRLG) 。
干涉式光纤陀螺仪(I-fog)
开环光纤陀螺是依据Sagnac原理,通过干涉光强的
变化直接检测干涉后的Sagnac相移。
优点: 明显非线性 精度差 输入范围小 电路简单
缺点: 非线性严重 精度低 动态范围窄
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干涉式光纤陀螺仪(I-fog) 干涉式陀螺首次应于道尼尔328客机上,目前应用于波 音777飞机的姿态和空气数据系统(SAARU)
王巍 译 国防工业出版社
光纤陀螺仪的分类
干涉式光纤陀螺 ( I — FOG)
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
2
M CCW CCCW
M l
M ’
传输光程差
2 4 R L tc c
传输相位差
4 RL S 0c
(a)
(a)系统静止;(b)系统旋转
(b)
图1 理想环形光路系统中的Sagnac效应
国防工业出版社年 2012 . 2
[2 ]《工程光学》 西安工业大学 韩 军、刘 钧 编著
结构简单
光纤陀螺原理及应用课件

欢迎参加本课程!本课程将介绍光纤陀螺的定义、原理和应用领域,以及其 在惯性导航、航空航天和地震监测中的重要性。让我们开始吧!
光纤陀螺的定义和原理
光纤陀螺利用光纤中的轴向光束干涉现象实现精密测量。光纤陀螺原理基于 光的传播速度与光路长度的微小变化。
光纤陀螺的结构和工作方式
光纤陀螺由光源、光路、光探测器和信号处理器组成。通过检测光纤中的干 涉信号,确定旋转角速度。
光纤陀螺的发展前景及挑战
光纤陀螺具有广阔的应用前景,但也面临着技术创新、信号处理和成本降低等挑战。持续研究和发展将推动其应用 领域的拓展。
Hale Waihona Puke 光纤陀螺的应用领域惯性导航
光纤陀螺用于导航系统,提供高精度的姿态和位置测量,应用于航空、航海和地面交通领域。
航空航天
光纤陀螺在航空航天中用于飞行器姿态控制、飞行参数测量和导航系统,提高飞行安全性。
地震监测
光纤陀螺可用于监测地壳运动和地震活动,提供准确的地震测量数据,助力地震预警系统的 建设。
光纤陀螺在惯性导航中的应用
光纤陀螺在惯性导航系统中扮演关键角色,提供精确的旋转角速度测量,用于定位、姿态控制和目标追踪。
光纤陀螺在航空航天中的应用
光纤陀螺在飞行器控制、导航和引导系统中广泛应用。高精度的姿态测量和 导航数据提高了航空航天系统的性能和安全性。
光纤陀螺在地震监测中的应用
光纤陀螺通过监测地壳运动和地震活动,为地震学家提供准确的地震测量数 据,帮助预测和研究地震现象。
2024年度-20陀螺课件(共33张PPT)pptx

MEMS技术发展趋势
随着MEMS技术的不断发展,其应用领域不断拓展,同时向着更高性能、更低功 耗、更小体积的方向发展。
5
陀螺发展历程及现状
发展历程
从最早的机械陀螺到现代的光学陀螺和微机械陀螺,陀螺技术经历了不断的发 展和创新。
现状
目前,光学陀螺和微机械陀螺已成为主流,具有高精度、高可靠性、小型化等 优点。同时,随着人工智能、物联网等技术的发展,陀螺的应用领域也在不断 扩展。
6
02 陀螺仪结构与工 作原理 7
陀螺仪基本结构组成
手段提高陀螺仪的测量精度和稳定性。
10
03 光学陀螺技术及 应用 11
光学陀螺概述及分类
01
02
03
光学陀螺定义
利用光学原理测量角速度 的装置。
光学陀螺分类
根据测量原理不同,可分 为干涉式、谐振式和受激 布里渊散射式等。
光学陀螺应用领域
航空、航天、航海、兵器 等领域中的导航、制导和 控制等。
12
的需求。
22
06 未来发展趋势与 挑战 23
新型陀螺技术研究方向
光学陀螺技术
利用光学原理,研究高精 度、高稳定性的光学陀螺 ,提高测量精度和抗干扰 能力。
微机电陀螺技术
通过微纳加工技术,制造 微型化、低功耗的陀螺仪 ,满足便携式设备和微型 飞行器等领域的需求。
原子陀螺技术
基于原子干涉原理,研究 高灵敏度、高分辨率的原 子陀螺,为高精度导航和 定位提供技术支持。
利用光学谐振腔的旋转多普勒效应,通过测量谐振腔中顺时针和 逆时针传播的两束光的频率差来检测角速度。
陀螺PPT课件

当陀螺仪相对于地球静止时 ,其敏感轴与地球重力加速 度平行分量重合,此时陀螺 仪输出为零。
当陀螺仪绕地球旋转时,其 敏感轴与地球重力加速度平 行分量之间产生夹角,通过 测量这个夹角可以计算出陀 螺仪相对于地球的角度变化 。
角度测量通常采用加速度计 或倾斜传感器等技术,将重 力加速度分量转换为电信号 进行测量。
成本问题
光纤陀螺仪的制造成本较 高,难以在低端市场广泛 应用。
原子陀螺仪技术展望与挑战
超高精度测量
原子陀螺仪有望实现超高精度的角速度测量,满足高精度导航等应用需求。
长期稳定性好
原子陀螺仪具有长期稳定性好的特点,适用于长时间连续工作的场景。
原子陀螺仪技术展望与挑战
• 无机械运动部件:原子陀螺仪无需机械运动部件,具有更高的 可靠性和寿命。
大动态范围
光纤陀螺仪具有较大的动态范围,适用于高速旋转等应用场 景。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
• 抗干扰能力强:光纤陀螺仪对外部干扰具有较强 的抵抗能力,保证了测量结果的稳定性。
光纤陀螺仪技术进展与挑战
光源稳定性问题
光纤陀螺仪对光源的稳定 性要求较高,需要采取特 殊措施进行保障。
光纤环圈制造难度
高精度光纤环圈的制造难 度较大,限制了光纤陀螺 仪的进一步发展。
工作原理
当陀螺受到外力作用时,其自转轴将 绕某一定点(称为极点)作进动,且 进动角速度与外力矩成正比,而与陀 螺的转动惯量成反比。
陀螺仪组成与结构
组成
陀螺仪主要由转子、支承系统、 驱动系统、测量系统和控制系统 等组成。
结构
陀螺仪的结构形式多种多样,根 据支承方式的不同可分为液浮式 、气浮式、挠性式、静电式和磁 悬浮式等。
未来发展趋势预测与展望
光纤陀螺的制备及性能分析

光纤陀螺的制备及性能分析光纤陀螺是一种基于光纤技术的高精度、稳定性强的惯性导航仪器,被广泛应用于各种航空导航、船舶导航、地震测量、高速铁路运行控制等领域。
本文将从光纤陀螺的制备流程、工作原理以及性能分析等方面进行论述,以帮助读者更好地了解和掌握光纤陀螺技术。
一、制备流程光纤陀螺主要由光学器件、光纤环、光路控制电路和数据采集系统四个部分组成。
其中,光学器件使用的是高精度的激光器、光电探测器等设备,需要经过精细的制作和校准才能保证稳定性和精度。
制备光纤环的流程主要包括材料选取、拉制和腐蚀等步骤。
首先需要选取质量好、强度高、损耗小的光纤材料,常见的有石英玻璃、氟化物玻璃等。
然后,在一定温度和拉力下,将光纤拉制成一个环状结构,保持其高度均匀性和圆度。
接下来进行腐蚀处理,使用一些专门的化学液体,对光纤进行精细的腐蚀,以形成光纤环。
在光学器件和光纤环制备完成后,需要将两者进行精密的对准和调整,以确保光路的稳定性和准确性。
最后,将光路控制电路和数据采集系统连接,经过校准和测试,即可完成光纤陀螺的制备。
二、工作原理光纤陀螺的工作原理是基于Sagnac效应的,在光纤环内通过光束的传输和反射,可以测量出陀螺仪自身的旋转速度和方向。
具体来说,当光束从激光器发出后,经过光纤入口进入光纤环内,并在光纤环内逆时针和顺时针两个方向反射,最终在光纤出口汇聚在一起,形成干涉光图案。
在不旋转的情况下,两束光芒的相位相同,在干涉光图案中产生明纹和暗纹的交替分布。
而当陀螺仪发生旋转时,由于Sagnac效应造成的相位偏移会导致明纹和暗纹的位置发生变化,这种变化与陀螺仪的旋转速度和方向有关。
通过测量干涉光图案的变化,就可以计算出陀螺仪的旋转角度和速度。
三、性能分析光纤陀螺具有高精度、稳定性好等优点,但也存在一些性能指标的限制。
一是零偏漂移和比例因子漂移。
零偏漂移指的是陀螺仪在不旋转的情况下输出的误差信号,比例因子漂移指的是陀螺仪在旋转时输出信号的比例关系发生的误差。
陀螺仪光学陀螺.pptx

一段光程
➢Sagnac 干涉仪 光路传播 当干涉仪相对惯性空间无转动,则 正反绕行的 A、B 两路光程
La
L vnta
L
L
8
ta
La = Lb = L
另有
ta La / c
第2页/共21页
Sagnac干涉仪 光程差
求解方程组,得到
L
ta c L / 8
La
L
1 L /(8c)
类似地,对于光束 b,可以求得
PM 相位调制器 PSD 相敏解调器
开环干涉型 缺点:存在明显非线性
测量范围较小 精度较低
第18页/共21页
光纤陀螺 器PT, 构成闭环系统
闭环测量原理: ➢检测器 D 的输出经 PSD 解调 ➢解调信号经 SF 放大 ➢驱动相位变换器 PT ➢相位变换器 PT 产生相移Δθ ➢Δθ和ω产生的相移Δφ抵消 ➢解调器输出被控制在零位附近 ➢PT 产生的相移Δθ作为光纤陀螺的 输出
4R 2
c
4RlN c
K
➢K 称为光纤陀螺的标度因数 ➢在光纤线圈半径一定的情况下,可通 过增加线圈的匝数提高测量的灵敏度
直径 10 cm内可缠绕500~2500米
两束光之间的相位差
第15页/共21页
光纤陀螺 相位偏置
光纤陀螺原理图,光路分析: ➢当光纤线圈绕中心轴无旋转,
检测器上产生峰值干涉条纹 检测器输出电流最大
7.29
10 5
7.43Hz
第6页/共21页
激光陀螺 结构工艺
➢激光介质:氦氖气体(频谱纯度高、 反向散射小) ➢腔体材料:熔凝石英、Cer-vit陶瓷 ➢谐振腔尺寸:周长200~450mm ➢谐振腔形状:三角形、四边形
光纤陀螺原理解读PPT共29页

谢谢!
1、不要轻言放弃,否则对不起自己。
2、人。“稳妥”之船,从未能从岸边走远。-戴尔.卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡,喝起来是苦涩的,回味起来却有 久久不会退去的余香。
光纤陀螺原理解读4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美,我宁愿选择无悔,不管来生多么美丽,我不愿失 去今生对你的记忆,我不求天长地久的美景,我只要生生世世的轮 回里有你。
61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
光纤陀螺仪的原理及应用24页PPT

53、 伟 大 的 事 业,需 要决心 ,能力 ,组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
光纤陀螺仪的原理及应用
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律,就难以成功。
3、道德行为训练,不是通过语言影响 ,而是 让儿童 练习良 好道德 行为, 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体,养 成儿童 自觉的 纪律性 ,这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
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• 用数学式子表示为: • Δφ= 4LR
c
• 其中L为绕在光纤环上的光纤的总长度,∧为真
空中的波长
• 根据上式,只要知道相移Δφ就能求出转动角
速度
精选
光纤环
• 光纤环是光纤陀螺重要的组成部分 • 要获得高精度的光纤陀螺,就必须绕制一
个高水平的光纤环
精选
光纤环的绕法
• 单级绕法 • 两级绕法 • 四级绕法(最主要)
2006
精选
谢谢
精选
社,2006
• 【2】 闵春华,梁志军。光纤环圈绕制方法的发展状况及关键技术
【J】。2006
• 【3】 杨远红,伊小素,孟照魁。光纤陀螺用光纤环的应力分布实
验研究【J】。2006
• 【4】 赵勇,刘军,张春熙。光纤陀螺传感线圈及绕法【J】。
2002
• 【5】 赵勇,刘军,张春熹。光纤环绕制的实现技术【J】。2006 • 蒋庆仙,陈晓璧,马小辉。光纤陀螺的信号检测方法比较【J】。
精选
AQ8603型BOTDR
• AQ8603是日本ANDO公司生产的光纤应
力分析仪,他结合了布里渊散射技术和O TDR技术,实现了光纤的分布应力测量
精选
• 基本原理:
精选
• 成环前应力分布
成环后应力分布
精选
• 参考文献: • 【1】 Herve C Lefevre. 光纤陀螺仪【M】。北京:国防工业出版
架
• 1——一层,2——二层,三层,1——四层,
五层……
• 最后一层从1上绕制,且总层数为四的整数
倍。
精选
理想四级对称光纤陀螺线圈
精选
张力分析
• 原因: • 目前还不能实现零张力情况下绕制光纤环 • 作用于光纤上的外力过大,会严重影响光
纤环的性能
• 解决方法:通过传感器控制供纤轴转速达
到控制张力的目的
精选
四级绕法
• 原因:光纤环采用四级对称绕法与其它绕
法相比有一个突出的优点,就是所有的外 界干扰(如温度、声音、振动等影响)对 称地发生于光纤中点的两边。 由于该绕法 的完全对称,可以使这些干扰相互抵消, 从而减少这些干扰因素对测量结果的影响。
精选
绕制方法
• 1、2两个供纤线轴,一个空的光纤线圈骨
光纤陀螺光纤环圈的绕制方法 及其张力分析
李元耀 光学工程 1 班 2007202114
精选
光纤陀螺基本原理
• 光纤陀螺( FOG)是一种利用萨格奈克
( Sagnac)效应测量旋转角速率的新型全固 态惯性仪表,即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