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光纖陀螺尋北儀在生活中的應用
- 2019-07-04-

光纖陀螺尋北儀是一種利用薩格奈克(sagnac)效應測量旋轉角速率W的新型全固態慣性儀表,光纖陀螺尋北儀有一與傳統陀螺儀相比,具有以下優點:1.沒有旋轉部件和摩擦部件2. 壽命長3. 動態范圍大 4. 瞬時啟動 5. 結構簡單 6. 尺寸小 7.重量輕

光纖陀螺尋北儀(FOG)可以感受方向的變化,因此可以實現傳統機械陀螺儀的功能。光纖陀螺尋北儀提供了非常精確的轉動信息,它對軸間振動,加速度與沖擊不敏感,相比傳統的慣性自旋陀螺儀,FOG沒有運動部件就能測定轉動狀態,不依賴于運動慣性,表現可靠,因此FOG被用于高性能航天航空應用中。

光纖陀螺尋北儀在生活中的應用

光纖陀螺尋北儀的功能實現是基于光通過長達5千米的光纖線圈后的干涉。兩束激光從同一光纖的兩端同時射入光纖中。由于光的速度是固定的,在存在轉動的情況下,其中的一束光的光程要比另一束光的光程要略短,使兩束光間存在相位差,該相位差可以通過干涉儀測得(塞格尼克效應)。這樣,就可以把角速度的分量轉換成可以通過光電探測器測得的干涉模式的變化。1970年代半導體激光器的發展和低損單模光纖的發展促使人們可以應用塞格尼克效應。對半導體激光器發出的激光進行分束,得到的兩束光射入光纖線圈分別以順時針和逆時針進行傳播。塞格尼克效應的強度取決于封閉光路的有效截面。

光纖陀螺尋北儀在生活中的應用

陀螺儀器最早是用于航海導航,但隨著科學技術的發展,它在航空和航天事業中也得到廣泛的應用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動控制系統中的一個敏感元件,即可作為信號傳感器。

隨著集成光路的發展,可在單塊芯片上實現非常復雜的功能,可以將幾毫米直徑的集成環形腔激光器、光電檢測電路都集成在同一芯片上,作為集成光學陀螺儀的敏感元件,這樣可以大大減小現有光學陀螺儀的質量和尺寸,降低成本和功耗,更好地控制熱效應,增加可靠性,因此利用集成光學技術制造的光學陀螺儀具有良好的發展前景。


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