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發(fā)布時(shí)間:2021-09-27 05:41  
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光纖陀螺儀通過硬件結(jié)構(gòu)的不同,既有單軸光纖陀螺又有多軸光纖陀螺,因?yàn)槎噍S光纖陀螺可以進(jìn)行對(duì)物體進(jìn)行多方位的測量,所以目前被應(yīng)用的比單軸的更多,多軸的光纖陀螺可以滿足更多的技術(shù)要求,可以增加技術(shù)發(fā)展的便利性。光纖陀螺儀按照光學(xué)結(jié)構(gòu)的不同,也可以分為兩類,一種是全光纖陀螺儀,另一種是集成光學(xué)器件型的陀螺儀。全光纖型的制造成本相對(duì)較低,但是測量精度不會(huì)很高,因此多用于一些不要求太的場合與技術(shù)中;而集成光學(xué)器件型則相反,它主要是利用數(shù)字閉環(huán)技術(shù),因此成本也相對(duì)高一些,但它可以達(dá)到比較高的測量精度,適合于要求的場合也是目前比較常用的一種模式。
在智能工業(yè)與智能物流領(lǐng)域,陀螺儀主要應(yīng)用在航姿參考系統(tǒng),及無人機(jī)慣性導(dǎo)航中,包括無人機(jī)航姿參考系統(tǒng)、航拍穩(wěn)定系統(tǒng)和無人機(jī)快遞;在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,陀螺儀常常用來包括自動(dòng)收割機(jī)和自動(dòng)噴灑機(jī)等在內(nèi)的機(jī)具定位和導(dǎo)航應(yīng)用中;在智能家居領(lǐng)域,陀螺儀的應(yīng)用主要包括智能掃地機(jī)器和服務(wù)機(jī)器人等;在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域,陀螺儀常用在車輛及貨運(yùn)智能管理系統(tǒng)中,例如可對(duì)車輛位置、行車軌跡進(jìn)行監(jiān)測,也可以對(duì)車輛姿態(tài)進(jìn)行管理和求救;在智能領(lǐng)域,陀螺儀的常見應(yīng)用包括聾啞人手勢識(shí)別系統(tǒng)和仿生義肢等。目前光纖陀螺的發(fā)展方向主要有三個(gè)方面:一是繼續(xù)提高陀螺精度,把零偏穩(wěn)定性降低到0.001°/h~0.01°/h ,標(biāo)度因數(shù)穩(wěn)定性提高到優(yōu)于10ppm。二是降低成本,技術(shù)上向集成光學(xué)方向發(fā)展,以利于批量生產(chǎn), 提高可靠性和競爭力。三是提高工程化水平, 改善全溫范圍內(nèi)的零偏穩(wěn)定性和逐次啟動(dòng)的零偏重復(fù)性。
光纖陀螺的基本工作原理來自Sagnac效應(yīng)。Sagnac效應(yīng)是相對(duì)于慣性空間轉(zhuǎn)動(dòng)的閉環(huán)光路中斷傳播光的一種普遍的相關(guān)效應(yīng),即在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相同的光,以互為相反的方向傳輸并后匯聚到同一探測點(diǎn);若繞垂直于閉合光路所在平面的垂線,相對(duì)慣性空間存在著旋轉(zhuǎn)角速度,則正、反兩束光走過的光程不等,產(chǎn)生光程差。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比,優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài),沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件,壽命長,動(dòng)態(tài)范圍大,瞬時(shí)啟動(dòng),結(jié)構(gòu)簡單,尺寸小,重量輕。與激光陀螺儀相比,光纖陀螺儀沒有閉鎖問題,也不用在石英塊精密加工出光路,成本低。

光纖陀螺的應(yīng)用是光纖陀螺研究的一個(gè)重要方向。由于光纖陀螺自身的優(yōu)越性和其潛在應(yīng)用的廣泛性,三軸 MEMS光纖陀螺儀可結(jié)合三軸MEMS加速度計(jì)實(shí)現(xiàn)所謂六軸產(chǎn)品,三軸陀螺儀可以同時(shí)測定 6 個(gè)方向的位置、移動(dòng)軌跡和加速度。從 MEMS光纖陀螺儀的應(yīng)用方向來看,陀螺儀能夠測量沿一個(gè)軸或幾個(gè)軸運(yùn)動(dòng)的角速度,可與MEMS 加速度計(jì)(加速計(jì))形成優(yōu)勢互補(bǔ),如果組合使用加速度計(jì)和陀螺儀這兩種傳感器,可能更好地跟蹤并捕獲三維空間的完整運(yùn)動(dòng), 從而提高陀螺儀精度。光纖陀螺主要在汽車導(dǎo)航、定位和姿態(tài)控制、機(jī)器人等許多精 度要求不高的民用領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用。
