2020年03月29日

光縴(xian)陀(tuo)螺儀是基于薩格奈克(Sagnac)效應的(de)一種zhi)庋 tuo)螺儀。光縴(xian)陀(tuo)螺儀的(de)基本原理如圖所示,它由光源、光檢測器、分(fen)束(shu)器和光縴(xian)線圈等組成。當陀(tuo)螺沿著與光縴(xian)線圈平面相(xiang)垂直的(de)軸(zhou)向旋轉時(shi),產(chan)生一個與旋轉角速度成正比(bi)的(de)相(xiang)位差(cha)︰

 

式中,D為光縴(xian)線圈的(de)直徑(jing);L為光縴(xian)長度;λ為光波長;c為真空中的(de)光速。由于與線圈直徑(jing)和光縴(xian)長度成正比(bi),所以(yi)光縴(xian)越長,直徑(jing)越大,陀(tuo)螺靈敏度就越高。


光縴(xian)陀(tuo)螺儀主要的(de)性能參數(shu)有以(yi)下(xia)幾種︰


1、零偏(pian)和零漂

零偏(pian)是輸入角速度為零(即(ji)陀(tuo)螺靜止(zhi))時(shi)陀(tuo)螺儀的(de)輸出量,用規定時(shi)間內(na)測得的(de)輸出量平均值對(dui)應的(de)等效輸入角速度表示,理想情(qing)況下(xia)為地球自(zi)轉角速度的(de)分(fen)量。零漂即(ji)為零偏(pian)穩(wen)定性,表示當輸入角速率為零時(shi),陀(tuo)螺儀輸出量圍繞其(qi)零偏(pian)均值的(de)離(li)散程(cheng)度,用規定時(shi)間內(na)輸出量的(de)標準偏(pian)差(cha)對(dui)應的(de)等效輸入角速率shi)硎盡A閆 嗆飭OG(光縴(xian)陀(tuo)螺)精度的(de)最重(zhong)要、最基本的(de)指標。產(chan)生零漂的(de)主要因素(su)是沿光縴(xian)分(fen)布的(de)環境溫(wen)度變(bian)化在光縴(xian)線圈內(na)引入的(de)非互易(yi)性相(xiang)移誤差(cha)。通常為了穩(wen)定零漂,常需要對(dui)IFOG進行溫(wen)度控制或者溫(wen)度補(bu)償。另外偏(pian)振也會(hui)對(dui)零漂產(chan)生一定的(de)影響,在IFOG中常采(cai)用偏(pian)振濾波和保偏(pian)光縴(xian)的(de)方(fang)法消(xiao)除偏(pian)振對(dui)零漂的(de)影響。


2、標度因數(shu)

標度因數(shu)是陀(tuo)螺儀輸出量與輸入角速率的(de)比(bi)值,在坐標軸(zhou)上可以(yi)用某一特定直線斜率shi)硎荊 欠從(cong)懲tuo)螺靈敏度的(de)指標,其(qi)穩(wen)定性和精確性是陀(tuo)螺儀的(de)一項重(zhong)要指標,綜合反cong)沉斯庀xian)陀(tuo)螺的(de)測試和擬合精度。標度因數(shu)的(de)穩(wen)定性無量綱,通常用百萬(wan)分(fen)比(bi)(ppm)表示。標度因數(shu)的(de)誤差(cha)主要來源cong)諼wen)度變(bian)化和光縴(xian)偏(pian)振態(tai)的(de)不穩(wen)定性。


3、隨機(ji)游走(zou)系數(shu)

表征光縴(xian)陀(tuo)螺儀中角速度輸出白(bai)zi)zao)聲大小的(de)一項技術指標,它反cong)車de)是光縴(xian)陀(tuo)螺儀輸出的(de)角速度積(ji)分(fen)隨時(shi)間積(ji)累(lei)的(de)不確定性,因此也可稱為角隨機(ji)游走(zou)。隨機(ji)游走(zou)系數(shu)反cong)α送tuo)螺儀的(de)研制水(shui)平,也反cong)沉送tuo)螺儀最小可檢測的(de)角速率。該誤差(cha)主要來源cong)詮庾擁de)隨機(ji)自(zi)發輻射(she)、光電探(tan)測器和數(shu)字電路引入的(de)噪(zao)聲和機(ji)械抖(dou)動。


4、閾值和分(fen)辨率

閾值表示光縴(xian)陀(tuo)螺能感應的(de)最小輸入速率。分(fen)辨率shi)硎就tuo)螺儀在規定輸入角速率下(xia)能感應的(de)最小輸入速率增(zeng)量。閾值和分(fen)辨率都表征光縴(xian)陀(tuo)螺儀的(de)靈敏度。


5、最大輸入角速度

表示陀(tuo)螺正、反方(fang)向輸入速率的(de)最大值,表征陀(tuo)螺的(de)動態(tai)範圍,即(ji)光縴(xian)陀(tuo)螺可感應的(de)速率範圍。


與此同時(shi),光縴(xian)陀(tuo)螺儀需要突破的(de)主要技術為靈敏度消(xiao)失、噪(zao)聲和光縴(xian)雙折射(she)引起的(de)漂移和偏(pian)振狀態(tai)改(gai)變(bian)引起的(de)比(bi)例因子不穩(wen)定。


光縴(xian)陀(tuo)螺儀可分(fen)為干涉(she)型、諧振型和布里淵型三大類(lei),目前已經應用的(de)是干涉(she)型。閉環干涉(she)型光縴(xian)陀(tuo)螺儀產(chan)品(pin)已覆蓋了從(cong)速率級(ji)到(dao)精密級(ji)的(de)精度範圍。光縴(xian)陀(tuo)螺儀具有高可靠性、長壽命、小體積(ji)、輕(qing)質量、低功耗、力學環境適應性好、動態(tai)範圍大、線性度好、頻帶範圍寬、啟動時(shi)間短等一系列特點(dian),是新一代全固態(tai)陀(tuo)螺儀的(de)典型代表,可廣泛(fan)應用于航天(tian)、航空、航海(hai)、兵器及多(duo)種軍民用領(ling)域。


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