光纖陀螺的原理及應(yīng)用課件

1、 fibre optic gyroscope光電學(xué)院100108班 第三組組長(zhǎng)：秦二雷 100108110組員：邢騰飛 100108113 張福年 100108114 張一銘 100108115 張 羽 100108116 鄒曉東 100108117 指導(dǎo)老師：楊 利 紅 教授 12 十月 2022光纖陀螺儀Contents什么是光纖陀螺儀1基本原理-sagnac效應(yīng)2光纖陀螺儀的分類33光纖陀螺儀應(yīng)用研究44fibre optic gyroscope光纖陀螺儀（fibre optic gyroscope）是一種利用薩格奈克( S a g n a c ) 效應(yīng)測(cè)量旋轉(zhuǎn)角速率的新型全固態(tài)慣性儀表

2、。11 孫 麗 ， 王 德釗光纖陀螺的最新 進(jìn)展 J 航 天 控 制 ， 2 0 0 3， ( 3 )：7 5 8 0 機(jī)械陀螺 光纖陀螺 光纖陀螺儀fibre optic gyroscope光纖陀螺儀與傳統(tǒng)機(jī)械陀螺儀相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件壽命長(zhǎng)動(dòng)態(tài)范圍大瞬時(shí)啟動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸小重量輕 光纖陀螺彩色球fibre optic gyroscope 摘自中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)2005年10月刊 光纖陀螺儀原理-Sagnac效應(yīng)各種類型的光纖陀螺,基本原理都是利用 Sagnac 效應(yīng) ,只是各自所采用的位相或頻率解調(diào)方式不同,或者對(duì)光纖陀螺的噪聲補(bǔ)償方法不同。檢測(cè)器透鏡透鏡光纖線圈光源分束

3、鏡 光纖陀螺結(jié)構(gòu)圖Sagnac效應(yīng)2如(a)所示，在無(wú)旋轉(zhuǎn)條件下，兩束光傳輸時(shí)間相等，為如(b)所示，旋轉(zhuǎn)條件下為圖1 理想環(huán)形光路系統(tǒng)中的Sagnac效應(yīng)(a)系統(tǒng)靜止；(b)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn) 光纖陀螺儀原理-Sagnac效應(yīng) 2工程光學(xué) 西安工業(yè)大學(xué) 韓 軍、劉 鈞 編著 國(guó)防工業(yè)出版社 2012 .2Sagnac效應(yīng)2 傳輸時(shí)間差 傳輸光程差 傳輸相位差 圖1 理想環(huán)形光路系統(tǒng)中的Sagnac效應(yīng) (a)系統(tǒng)靜止；(b)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn) 2 工程光學(xué) 西安工業(yè)大學(xué) 韓 軍、劉 鈞 編著 國(guó)防工業(yè)出版社年 2012 . 2 光纖陀螺儀原理-Sagnac效應(yīng)干涉式光纖陀螺儀(I-fog) 4The Fibe

4、r-Optic Gyroscope Herv C.Lefvre 著 張 貴 才 王巍 譯 國(guó)防工業(yè)出版社當(dāng)環(huán)行光路繞垂直于所在平面并通過(guò)環(huán)心的軸以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，則沿順 、 逆時(shí)針?lè)较騻鞑サ膬刹泄獠ㄔ诃h(huán)路中傳播一周產(chǎn)生的相位差為：A為光傳播路徑包圍的面積一般的向量表達(dá)4光纖陀螺儀的分類干涉式光纖陀螺 ( I FOG)諧振腔光纖陀螺 ( R FOG)布里淵型光纖陀螺( B FOG)fibre optic gyroscope干涉式光纖陀螺儀(I-fog)干涉型光纖陀螺 ( I F O G) 是研究開(kāi)發(fā)最早 、 技術(shù)最為成熟的光纖陀螺 ，屬第 1代光纖陀螺 。3按照檢測(cè)相位的方法可分為 開(kāi)環(huán)型（左圖

5、）和閉環(huán)型（右圖） 3 王惠文光纖傳感技術(shù)與應(yīng)用 M 北京 ： 國(guó)防工業(yè)出版社 2001 4 左圖右圖干涉式光纖陀螺儀(I-fog) 開(kāi)環(huán)光纖陀螺是依據(jù)Sagnac原理，通過(guò)干涉光強(qiáng)的變化直接檢測(cè)干涉后的Sagnac相移。 優(yōu)點(diǎn)： 缺點(diǎn)： 明顯非線性 非線性嚴(yán)重 精度差 精度低 輸入范圍小 動(dòng)態(tài)范圍窄 電路簡(jiǎn)單 Company Logo干涉式光纖陀螺儀(I-fog)干涉式陀螺首次應(yīng)于道尼爾328客機(jī)上，目前應(yīng)用于波音777飛機(jī)的姿態(tài)和空氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)(SAARU)Company Logo 道尼爾328客機(jī) 干涉光線儀裝置安放處諧振腔光纖陀螺 ( R FOG)諧振腔光纖陀螺（R-FOG）是第 2代光

6、纖陀螺。諧振腔光纖陀螺結(jié)構(gòu)圖諧振腔光纖陀螺 ( R FOG)與 IFOG相比，R FOG具有以下特點(diǎn)： 光纖長(zhǎng)度短 ，降低了成本； 采用高相干光源，波長(zhǎng)穩(wěn)定性高； 檢測(cè)精度高，動(dòng)態(tài)范圍大等。注意：R-FOG研究起步較晚，且對(duì)光源要求十分苛刻，所以目前R-FOG還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但是和I-FOG相比有上述優(yōu)勢(shì)，因此各國(guó)都投入大量人力對(duì)其進(jìn)行研究，相信在不久的將來(lái)，R-FOG一定可以在慣性導(dǎo)航與制導(dǎo)等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。布里淵型光纖陀螺( B FOG)布里淵型光纖陀螺是第 3 代光纖陀螺，又稱光纖環(huán)形激光陀螺( F RLG)，或受激布里淵散射光纖環(huán)形激光陀螺( B FRLG) 。光纖陀螺儀的

7、應(yīng)用fibre optic gyroscopeBECDA陸地交通導(dǎo)航戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈制導(dǎo)航天器姿態(tài)調(diào)整精密航天器應(yīng)用衛(wèi)星定位還有很多很多光纖陀螺儀的應(yīng)用5蔡 青.保偏光纖溫度特性研究A 中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì).展望 21 世紀(jì)初光電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研討會(huì)論文集C 海口:中國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)光電技術(shù)委員會(huì) , 20001169 - 172.5光纖陀螺儀的應(yīng)用光纖陀螺儀的應(yīng)用光纖陀螺儀的應(yīng)用狀況1.戰(zhàn)略導(dǎo)彈系統(tǒng)和潛艇導(dǎo)航應(yīng)用；2.衛(wèi)星定向和跟蹤；3.戰(zhàn)術(shù)武器制導(dǎo)與控制系統(tǒng)；4.各種運(yùn)載火箭應(yīng)用；5.姿態(tài)航向基準(zhǔn)系統(tǒng)； 6.艦船、導(dǎo)彈和軍民用飛機(jī)的慣性導(dǎo)航；7.陸地導(dǎo)航系統(tǒng)(+GPS)；8.天體觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)定和調(diào)向；9.汽車導(dǎo)航儀、天線攝像機(jī)的穩(wěn)定、石油鉆井定向、機(jī)器人控制、各種極限作業(yè)的控制置等工業(yè)和民用領(lǐng)域。光纖陀螺研制狀況我國(guó)國(guó)內(nèi)目前光纖陀螺研制狀況： 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)從事光纖陀螺研究