光纤陀螺仪 光纤陀螺 航新仪器

光纤陀螺原理的特点在于基于光学干涉原理，具有全固态结构形式，理论上具备轻小型、高精度、快启动、宽带宽、长期性能稳定等特点。在应用过程中，结构稳定，光纤陀螺仪，耐冲击；检测灵敏度和分辨力高；动态范围极宽；寿命长，信号。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑，灵敏度高，工作可靠等等优点，所以目前光纤陀螺仪原理在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。根据光纤陀螺的角速率动态环境可以看出，需要对光纤陀螺仪的死区、随机游走、失准角、零位、标度因数，尤其是微小角速率下的参数进行仔细测量。光纤陀螺仪在恶劣振动环境和强动压环境中的输出漂移均是主要误差项之一，需要进行仔细设计和地面测试，采取有效措施以消除该误差。此外，三轴光纤陀螺，在结构尺寸和功率消耗具有足够的冗余量的情况下，选用温度控制方案可以简化模型建立难度和处理算法，减轻产品标定难度。在此基础上，对陀螺仪和组合本体附加吸波材料和磁屏蔽材料，可以有效消除噪声和电磁环境误差，提高惯性测量组合的综合性能。

光纤陀螺主要性能参数

1.1零偏和零漂

零偏是输入角速度为零(即陀螺静止)时陀螺仪的输出量， 以规定时间内测得的输出量平均值相应的等效输入角速度表 示，理想情况下为地球自转角速度的分量。 零漂即为零偏稳定性，表示当输入角速率为零时，陀螺仪 输出量围绕其零偏均值的离散程度，光纤陀螺，以规定时间内输出量的标 准偏差对应的等效输入角速率表示。零漂是衡量IFOG精度的 重要、基本的指标。产生零漂的主要因素是沿光纤分布的 环境温度变化在光纤线圈内引入的非互易性相移误差。通常为 了稳定零漂，常需要对IFOG进行控温或者温度补偿。另外偏 振也会对零漂产生一定的影响，在IFOG中常采用偏振滤波和 保偏光纤的方法消除偏振对零漂的影响。

1.2标度因素

标度因数是陀螺仪输出量与输入角速率的比值，用某一特 定直线斜率表示，是反映陀螺灵敏度的量，其稳定性和性 是陀螺仪的一项重要指标，综合反映了光纤陀螺的测试和拟合 精度。标度因数的稳定性无量纲，通常用百万分比(ppm)表 示。标度因数的误差主要来源于温度变化和光纤偏振态的不稳 定性。

1.3随机游走系数

表征光纤陀螺仪中角速度输出白噪声大小的一项技术指 标，它反映的是光纤陀螺仪输出的角速度积分随时间积累的不 确定性，因此也可称为角随机游走。随机游走系数反应了陀螺 仪研制水平，也反映了陀螺仪小可检测角速率。该误差主要来源于光子的随机自发辐射、光电探测器和数字电路引入的噪 声和机械抖动。

1.4 阈值和分辨率

阈值表示光纤陀螺能感应的小输入速率。分辨率表示陀 螺仪在规定输入角速率下能感应的小输入速率增量。阈值和 分辨率都表征光纤陀螺仪的灵敏度。大输入角速度表示陀螺正、反方向输入速率的大值，表征陀螺的动态 范围，即光纤陀螺可感应的速率范围。

光纤陀螺即光纤角速度传感器，它是各种光纤传感器中有希望推广应用的一种。光纤陀螺和环形激光陀螺一样，具有无机械活动部件、无预热时间、不敏感加速度、动态范围宽、数字输出、体积小等优点。光纤陀螺高精度。更高的精度是光纤陀螺取代激光陀螺在导航中地位的必然要求，目前高精度的光纤陀螺技术还没有完全成熟。高稳定性和抗干扰性。长期的高稳定性也是光纤陀螺的发展方向之一，能够在恶劣的环境下保持较长时间内的导航精度是惯导系统对陀螺的要求。比如在高温、强震、强磁场等情况下，光纤陀螺也必须有足够的精度才能满足用户的要求。光纤陀螺产品多元化。开发不同精度、面向不同需求的产品是十分必要的。不同的用户对精度有不同的要求，而光纤陀螺结构简单，改变精度时只需调整线圈的长度和直径。在这方面具有超越机械陀螺和激光陀螺的优势，它的不同精度产品更容易实现。生产规模化。成本的降低也是光纤陀螺能够为用户所接受的前提条件之一。各类元件的生产规模化可以有力地促进生产成本的降低，对于中低精度的光纤陀螺尤为如此。

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