陀螺測試儀型轉速計

陀螺測試儀型轉速計本感測器包括外殼，外殼內裝有陀螺，外殼上裝有線圈。

基本介紹

一種智慧型型轉速測試器，其特徵是還包括信號輸入前置處理電路、繼電器輸出電路、模擬量輸出電路

光纖陀螺儀自1976年美國猶他州立大學首先研製出試驗裝置，隨後，世界各已開發國家的科研機構和著名大學都投入了很大的人力、物力和精力研究這一有發展前途的新型光纖旋轉速率感測器。隨著光纖通信技術和光纖感測技術的發展，光纖陀螺儀已經實現了慣性器件的突破性進展。在國外，l(/h~0.01(/h的工程樣機已用於飛行器慣性測量組合裝置。美國利頓公司已將0.1(/h的光纖陀螺儀用於戰術飛彈慣導系統。新型導航系統FNA2012採用了l(/h的光纖陀螺儀和衛星導航GPS．美國國防部決定光纖陀螺儀的精度1996年達到0.01(/h；2001年達到0.001(/h；2006年達到0.0001(/h，有取代傳統的機械陀螺儀的趨勢。

光纖陀螺儀作為繼雷射陀螺儀之後出現的新一代陀螺，各國的研製工作已經取得了重大的進展。光纖陀螺儀的研製對慣性導航和控制領域十分重要，隨著計算機、微電子和光纖技術的發展和套用，它將取代傳統的機械陀螺和平台慣導系統。

光纖陀螺儀與傳統的機械陀螺儀相比，優點是全固態，沒有旋轉部件和摩擦部件，壽命長，動態範圍大，瞬時啟動，結構簡單，尺寸小，重量輕。與雷射陀螺儀相比，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。

光纖陀螺儀的類型

光纖陀螺儀按原理上分類，可以分為：干涉儀式、諧振腔式和光纖型環型雷射陀螺儀。

干涉儀式光纖陀螺儀按照光路的組成又可以分為：消偏型、全光纖型和集成光學型。

諧振腔式光纖陀螺儀按照光路的組成又可以分為：全光纖型和集成光學型。

光纖型環形雷射陀螺儀是一種利用光纖環形腔中的受激布里淵散射的方向性增益效應來實現利用Sagnet效應檢測諧振速率，其原理與雷射陀螺儀完全相似。由於無需複雜的調製解調檢測技術，國際上倍受重視。

各國研製情況

1.美國

美國的光纖陀螺研製單位有：利頓公司、霍尼威爾公司、德雷泊實驗室公司、史丹福大學以及光纖感測技術公司等。

（1）利頓公司研製的光纖陀螺

利頓公司的光纖陀螺技術在低、中精度套用領域已經成熟，並且已經產品化。1988年研製出SCIT實驗慣性裝置，慣件器件是光纖陀螺和矽加速度計。1989年公司研製的CIGIF論證系統飛行試驗裝置。1991/1992年研製出用於飛彈和姿態與航向參考系統的慣性測量系統。1992年研製出GPS/INS組合導航系統。

（2）霍尼韋爾公司的集成光學光纖陀螺

霍尼韋爾公司研製的第一代高性能的干涉儀式光纖陀螺採用的是Ti內擴散集成光學相位調製器。採用的其他器件還有0.83um寬頻光源、光電探測器/前置放大器模組、保偏光纖偏振器、兩個保偏光纖熔融型耦合器以及由1km保偏光纖構成的感測環圈。

為了滿足慣性級光纖陀螺的要求，霍尼韋爾公司研製的第二代高性能幹涉儀式光纖陀螺採用了集成光學多功能晶片技術以及全數字閉環電路。

（3）美國德雷珀實驗室

美國德雷珀實驗室從1978年起為JPL空間套用研製高精度光纖陀螺，曾研製過諧振腔式光纖陀螺，研製了9年，由於背向散射誤差限制了精度，後來改為採用於涉儀式方案。

在研製干涉儀式光纖陀螺的過程中，採用了三大技術措施：

a.把光源、探測器和前置放大器做成一個模組；

b.光纖感測環圈結構影響精度很大，採用了無骨架繞制光纖環圈的技術途徑；

c.多功能集成光學器件模組，包括了所有其餘的光纖陀螺的光纖器件。

德雷珀實驗室的研究人員認為：目前0.01(/h的干涉儀式光纖陀螺成本較高，需要研製自動生產線，降低成本，保證質量。

對於今後的發展問題，德雷珀實驗室的研究人員認為：

a.慣性級的干涉儀式光纖陀螺儀，可以取代動力調諧陀螺儀,並逐漸取代雷射陀螺儀；

b.慣性級干涉儀式光纖陀螺儀的難點是必須採用1km長度的保偏光纖，如果改用諧振腔式光纖陀螺儀方案，則長度可減為10m左右的光纖。為此諧振腔式光纖陀螺仍在作為研製方向，使光纖陀螺儀小型化的諧振腔式光纖陀螺的難點在於：控制電路比干涉儀式光纖陀螺複雜。隨著ASIC技術的發展，將來有可能得到滿意的解決，使諧振腔式光纖陀螺成為產品。採用干涉儀式和諧振腔式混合方案的光纖陀螺儀具有良好的發展前景。

2.日本

日本研製光纖陀螺的單位有東京大學尖端技術室、日立公司、住友電工公司、三菱公司、日本航空電子工業公司。

日本的干涉式光纖陀螺儀已經完成了基礎研究，正進入實用化階段。偏值漂移已經達到。東京大學進行研究的諧振腔光纖陀螺儀取得了很大進展。

日立公司研製用於汽車導航系統的光纖陀螺，1991年用於日產汽車。

在日本，光纖陀螺作為汽車的旋轉速率感測器已進入市場。利用光纖陀螺儀進行導航，用車輪轉速計感測器測移動距離，用光纖陀螺測量車體的迴轉，同時採用圖象匹配、GPS系統等配合計算汽車的位置和方位，顯示在信息處理器上。

3.俄羅斯

俄羅斯的光纖陀螺有全光纖型和集成光學型。全光纖型是把所有的光纖器件都做在同一根光纖上。

Fizoptika公司研製的光纖陀螺已經商品化，產品型號有：VG949、VG941B等。

關鍵技術

光纖陀螺儀需要突破的主要技術為靈敏度消失、噪聲和光纖雙折射引起的漂移。

1.靈敏度消失在旋轉速率接近零時，靈敏度會消失。這是由於檢測器中的光密度正比於Sagnac相移的餘弦量所引起。

2.噪聲問題光纖陀螺儀的噪聲是由於瑞利背向散射引起的。為了達到低噪聲，應採用小相干長度的光源。

3.光纖雙折射引起的漂移

如果兩束相反傳播的光波在不同的光路上，就會產生飄移。造成光路長度差的原因是單模光纖有兩正交偏振態，此兩種偏振態光波一般以不同速度傳播。由於環境影響，使兩正交偏振態隨機變化。