每個陀螺儀內(nèi)部都有一個激光器，用于通過光纖發(fā)送兩束獨立的光。光束以相反的方向通過一個獨立的閉環(huán)傳播，并返回光探測器，在那里記錄它們的行進時間。 如果沒有旋轉(zhuǎn)變化，兩束光將同時返回。 任何旋轉(zhuǎn)都意味著每個光束行進的距離都會發(fā)生變化，并導(dǎo)致光束在不同的時間到達。角旋轉(zhuǎn)可以根據(jù)哪個光束首先到達以及第二個光束延遲多長時間來測量。

一、陀螺儀技術(shù)的使用

       100多年來，陀螺儀技術(shù)一直在各種應(yīng)用中幫助導(dǎo)航。 機械陀螺儀被依賴了大約60 年，直到環(huán)形激光陀螺儀發(fā)明于1960年代。然而，直到1970 年代，光纖陀螺儀被開發(fā)，實施并流行在一個從潛艇到航天器的廣泛應(yīng)用。

機械陀螺儀

       任何陀螺儀的目標都是測量任何單個軸上的角度旋轉(zhuǎn)。這對于確定 俯仰角、橫滾角和偏航角在需要可靠導(dǎo)航信息才能正常運行的系統(tǒng)中。想象一下，一架飛機起飛，一枚NASA火箭俯沖射程，或者一枚導(dǎo)彈找到目標。用于此類應(yīng)用的陀螺儀測量每輛車的角旋轉(zhuǎn)速率。這些關(guān)鍵信息被發(fā)送到下游控制和穩(wěn)定車輛。

       每個陀螺儀都以不同程度的可靠性和準確性提供這些信息，那么光纖陀螺儀與其他陀螺儀有何不同呢？

二、光纖技術(shù)

       顧名思義，光纖陀螺儀利用 光纖來執(zhí)行他們的工作。光纖由玻璃制成，在許多應(yīng)用中用于將光從一個點發(fā)送到另一個點.通常用于電話和互聯(lián)網(wǎng)等電信，光纖電纜是 極其快速和可靠.

光纖特寫

       在光纖陀螺中，這種透光方法不是用于在其他地方傳遞信息，而是緊緊纏繞在陀螺儀內(nèi)的獨立閉環(huán)中。這允許光纖陀螺儀利用 “薩格納克效應(yīng)”。

三、薩格納克效應(yīng)

       由法國物理學(xué)家喬治·薩格納克發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象是每個光纖陀螺儀工作方式的核心。

       在陀螺儀內(nèi)部，激光用于發(fā)送兩束獨立的光束通過光纖。每個光束在 相反的方向，在光纖的整個長度上傳播，可以長達5公里。然后，每個光束返回到光探測器，在那里它們記錄行程時間.

       以巡航高度的國際航班為例。飛機穩(wěn)定，直線飛行，水平飛行，沒有旋轉(zhuǎn)變化。

飛機在巡航高度飛行

       當(dāng)飛機正在經(jīng)歷時無旋轉(zhuǎn)變化這光束同時返回探測器.在這種情況下，有無延遲或“相移” 在每束光之間。飛機被檢測為穩(wěn)定并且沒有經(jīng)歷任何旋轉(zhuǎn)速率關(guān)于任何給定的軸。

       然而，當(dāng)飛機轉(zhuǎn)彎時，Sagnac 就會完全發(fā)揮作用。當(dāng)飛機向右轉(zhuǎn)彎時，專用于橫滾軸的光纖陀螺儀將經(jīng)歷兩束光之間的到達延遲。當(dāng)它轉(zhuǎn)動時，每個光束必須行進的距離會發(fā)生變化.

光纖陀螺儀內(nèi)部圖

       這逆旋轉(zhuǎn)方向行進的光將首先返回由于探測器已稍微靠近行進光束。在此示例中，向左行進的光束將首先返回。同樣，向右行進的光束也需要更長的時間。每束光之間的相移被檢測為旋轉(zhuǎn)變化.然后，這些關(guān)鍵信息可以在飛機，航天器，潛艇或?qū)椫邢蛳掠伟l(fā)送以穩(wěn)定它。這種情況發(fā)生的速度為每秒 100 次提供非常精確的測量。

四、陀螺儀校準

       與任何陀螺儀一樣，來源錯誤, 偏見和噪聲必須仔細核算和糾正。在制造過程中，對光纖陀螺儀進行校準，以校正幾種潛在的來源陀螺儀本身或環(huán)境可能引入的誤差.校正后，光纖陀螺儀提供非常高的性能水平.

五、為什么要使用光纖陀螺儀？

       光纖陀螺儀在許多應(yīng)用中已經(jīng)無處不在，具有幾個吸引人的屬性。他們是在具有明顯振動的惡劣環(huán)境中可靠運行有無移動部件，提供價格和高性能之間的良好平衡和 運行時間長。

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