光纤陀螺技术论文
光纤陀螺是现阶段最新的角速度传感器，下面是小编整理了光纤陀螺技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
光纤陀螺技术论文篇一
试论光纤陀螺技术的发展及应用
摘要：光纤陀螺是现阶段最新的角速度传感器，与上一代的激光陀螺相比，其优势明显，构件较少、体积小、重量轻、造价便宜，在承受较大的温度变化后仍能保持较高的精度，因此在航空航天、军事以及工程等各个领域得到了广泛的应用。文章分析了光纤陀螺的优点，论述了光纤陀螺技术的发展现状，介绍了光纤陀螺技术的应用。
关键词：光纤陀螺技术;角速度;传感器;光学元件;调节器 文献标识码：A
中图分类号：TN249 文章编号：1009-2374(2016)17-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.024
1 光纤陀螺的优点
和以往的光纤陀螺相比，光纤陀螺仪构成的部件较少，而且没有可以发生相对运动的原件，故没有磨损发生。再加上光纤陀螺体积较小，重量非常轻，能够感知微小的差别，其分辨率非常高，可以长时间进行稳定的工作，能够承受环境的变化而保持稳定运行。光纤陀螺的主要组成原件有传感器、宽带光源以及调节器等。根据光纤陀螺的精度不同，可以将其分为不同的种类，根据工作所需的精度不同，应用的光纤陀螺也不同。比如在商业中往往应用较低精度的光纤陀螺仪，而在军事和航空航天领域一般使用精度较高的光纤陀螺仪。
2 光纤陀螺技术的发展现状
现阶段光纤陀螺技术受到各个领域的普遍关注。按照组成光纤陀螺仪元器的不同，逐渐形成了集成型与全光纤型两种光纤陀螺仪。其中集成型的光纤陀螺仪稳定性较高，其把内部主要的光学元件例如调节器等都安装到同一块电子芯片上，这样一来可以在工业流水线上进行大规模的生产，因此造价比较便宜。和集成型光纤陀螺仪不同的是，全光纤型把几乎全部的光学元件都安装到同一条光纤上，几乎陀螺仪全部都使用光纤材料。现阶段，全光纤型的光纤陀螺技术已经非常成熟，造价也相对低廉，但是以现有的技术条件很难突破精密度的瓶颈，因此全光型光纤陀螺仪在商业中应用较多。在国家国防以及经济发展的过程中，光纤陀螺仪扮演着十分重要的角色，因此世界各国对光纤陀螺仪的研发非常重视，但也各有侧重点。以欧美国家和日本为例，欧美在应用于军事以及航空航天领域的中高精度光纤陀螺仪上取得了较高的水平，而日本研究的中心在于应用在商业上低精度光纤陀螺仪。我国光纤陀螺仪技术及应用取得了丰硕的成果：精度不断提高，达到了精密级，还提高了惯导系统对温度、力学、磁场等环境的适应性，实现了较高的长期稳定性;解决了光电子器件、关键工艺设备等基础技术问题，并实现了国产化;满足了卫星、飞船、空间飞行器、新一代运载火箭等型号的需求，应用推广到了海陆空天领域，不仅如此，相关技术还推广到民用领域。光纤电流传感器技术和产品成果显著。在未来的一段时间分辨率较高而且稳定性高的数字输出光纤陀螺仪将会成为各个国家重点研究的对象。
3 光纤陀螺技术的应用
早在20世纪50年代，我国已经将陀螺仪应用于航天技术上，东方红一号的发射就是典型的例子，除此之外还有两弹一星中的导弹，其试射成功同样离不开陀螺仪。目前光纤陀螺逐步走进人们的生活中，用于各种商业用途，例如在环保和建筑领域，就发挥了其出色的
性能。
3.1 在空间中的应用
首先是在飞船中的应用，现阶段大部分飞船等空间应用都会使用精度较高的光纤陀螺仪，GPS系统与光纤陀螺仪结合起来能够对飞船进行导航和定姿，还可以备份航天资料;其次是在飞机中的应用，采用光纤陀螺仪为主要的惯性元件的飞机能够保证飞机的稳定飞行。光纤陀螺仪可以控制战斗机的武器系统，保证直升机空中打击的精确。现阶段美国精度为0.2°～5°每小时的光纤陀螺仪已经运用到飞机飞行的姿态控制中。例如PU210的光纤陀螺仪在Hark直升机以及PVT-17、M-6、KE-47、运输机等中广泛应用;最后是在火箭中的应用，火箭发射的过程中，光纤陀螺仪可以进行火箭升空的发射跟踪以及距离的确定。
在卫星飞行的过程中，姿态控制是重中之重，只有这样卫星才能确保准确无误的飞行和稳定的完成工作。将光纤陀螺仪配合GPS使用，可应用于卫星定姿系统，因为光纤陀螺仪的构建简单，体积较小，对环境变化的耐受力较强，功耗非常低，因此可以大幅度提升卫星的工作载荷。现阶段越来越多的卫星都会应用光纤陀螺仪作为姿态控制系统。精度较高的惯导系统光纤陀螺仪一般偏差是0.0005°～0.005°每小时之间，其标度因子的偏差在2～6PPm之间。美国的NK396型光纤陀螺仪已用于Discover、Night、The harks、Might start、Cost、Mses-C等卫星当中。法国的MUC、NC以及TC等多个系列光纤陀螺仪都广泛地应用于信号卫星中。
3.2 在航海中的应用
目前商用或者是军用的各功能舰船已经普遍使用光纤陀螺仪。以日本的某光纤陀螺仪公司为例，其将偏差只有0.0026°每小时的光前陀螺仪应用到航海罗盘中。美国的CNC公司已经将型号为DNT-600的光纤陀螺仪应用到军用船舶的雷达中去。除此之外，光纤陀螺仪在潜艇中也有着广泛应用，能够精确地确定潜艇的位置。
3.3 在军事中的应用
导弹一直以来就是空中的利器，其最大优势就在于机动性和灵活性。现在的导弹只要知道目标在哪里，导弹就可以不受任何干扰地实现精确打击，这就是惯性制导。在西方发达国家，光纤陀螺仪在军事上得到广泛应用，在军事上运用的事例有美国的“战斧”式导弹。更重要的是，光纤陀螺仪生产周期短、易于制造，我国的中程反导和反卫星就已经用了光纤陀螺技术。
3.4 在工程中的应用
精度不高的光纤陀螺仪可以在工程中发挥出色的性能。例如在地下工程的维护过程中，确定损坏电缆或者是管道的位置是一大难题，但是利用光纤陀螺仪可以非常简单快捷准确地找到故障源，方便相关工作人员及时更换、排除故障。除此之外，光纤陀螺仪还可以用于油气探索以及地形测量中。可借助光纤陀螺仪承有较强环境耐受力的特性，将其应用于钻井设备中，还可将光纤陀螺仪应用于隧道挖掘中，指引挖掘机器的方向，保证工程质量。在光纤陀螺仪普遍应用于大坝的检测中，根据其角速度的变化数据，可以准确判断大坝的形态。以下是光纤陀螺仪在某水电站应用的实例。图1为2015某水电站测得的板挠度数据。
由表1中不难看出得出，光纤陀螺仪2015年面板挠度整体呈一个增加的趋势，但是增加的幅度不是太大，各点面板相对挠度年增加量在10mm以内，绝对挠度年增加量在20mm以内。2015年两个峰值变化不大，第一峰值在离坝底管口的138m处，也就是�247m处，第二个峰值位于离大坝底管的327m处，也就是�368m的地方。因为两个峰值挠度相对都大，所以要保持持续的关注。
除上述内容之外，光纤陀螺仪还可以配合其他机械设备应用于建筑以及环保等行业，能够出色地完成
任务。
4 结语
现阶段，光纤陀螺仪在航空航天、军事以及工程等各个领域得到了广泛的应用，目前全球每年生产光纤陀螺仪的数量也突破了十万大关，随着科学水平的迅速发展，生产光纤陀螺仪的工艺也在不断地改善，其造价成本也不断下降，相信在未来的一段时间内光纤陀螺仪将会逐步占据陀螺仪市场的主导地位。
参考文献
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作者简介：邱洪亮(1981-)，男，吉林通榆人，91515部队工程师，研究方向：陀螺技术。
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