慣性器件原理-第八章光纖陀螺課件

第八章光纖陀螺美國(guó)1976年美國(guó)猶他大學(xué)提出光纖陀螺的概念并首先研制出試驗(yàn)裝置九十年代開始低、中精度的光纖陀螺開始應(yīng)用于飛機(jī)航姿系統(tǒng)、導(dǎo)彈姿態(tài)與航向參考系統(tǒng)、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈慣導(dǎo)系統(tǒng)和GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)等。九十年代開始精度迅速提高，每五年提高一個(gè)數(shù)量級(jí)干涉式光纖陀螺儀發(fā)展?fàn)顩r日本1991年用于日產(chǎn)汽車作為速度傳感器用于汽車組合導(dǎo)航俄羅斯單光纖光纖陀螺

第八章光纖陀螺光纖陀螺組成及工作原理光纖陀螺的最小結(jié)構(gòu)

第八章光纖陀螺8.2光纖陀螺的互易性

第八章光纖陀螺8.2光纖陀螺的互易性光在線性介質(zhì)中傳播的互易性是光纖陀螺能實(shí)際應(yīng)用的前提

2、裝置的互易性同光路同模式同偏振態(tài)

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類光纖陀螺按光路系統(tǒng)可分為全光纖陀螺和集成光學(xué)光纖陀螺

1．全光纖陀螺全光纖陀螺是指構(gòu)成光纖陀螺光路的所有器件都由光纖構(gòu)成，并串接在一根光纖上，即由光源到探測(cè)器組成一個(gè)光纖閉環(huán)光路。

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類2．集成光學(xué)光纖陀螺集成光學(xué)光纖陀螺，利用集成光學(xué)波導(dǎo)技術(shù)，將光纖陀螺用的功能器件，包括分路器、偏振器和調(diào)制器都集成在一塊鈮酸鋰波導(dǎo)芯片上，使光纖陀螺的光路系統(tǒng)簡(jiǎn)化成由光源、探測(cè)器、光纖圈及波導(dǎo)芯片構(gòu)成。

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類3．單光纖光纖陀螺

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類3．單光纖光纖陀螺

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類3．單光纖光纖陀螺

第八章光纖陀螺8.3干涉式光纖陀螺分類3．單光纖光纖陀螺

第八章光纖陀螺8.4干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)8.4.1光纖陀螺輸出信號(hào)的形式當(dāng)光纖線圈繞中心軸無(wú)旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)器上產(chǎn)生峰值干涉條紋檢測(cè)器輸出電流最大。當(dāng)光纖線圈繞中心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生相差，干涉條紋橫移檢測(cè)器輸出電流改變。

第八章光纖陀螺8.4干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)8.4.2Sagnac相移的檢測(cè)方法固定相位偏置：幅值難以穩(wěn)定控制

交流相位偏置：交變幅值為π/2當(dāng)輸入相移Δφ=0，檢測(cè)器的輸出情況（如上）

當(dāng)輸入相移Δφ≠0，檢測(cè)器的輸出情況如下I均值大小的改變量與Δφ成正弦Δφ正負(fù)可由一次諧波相位判斷

第八章光纖陀螺8.4干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)8.4.2Sagnac相移的檢測(cè)方法

第八章光纖陀螺8.4干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)按信號(hào)檢測(cè)方式，可分為開環(huán)光纖陀螺和閉環(huán)光纖陀螺工作原理：發(fā)自LR的光被SL分成兩束兩束光分別從光纖線圈兩端進(jìn)入分別從光纖線圈另一端導(dǎo)出中間都經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器PM兩束光經(jīng)SL匯合，由檢測(cè)器D接收，輸出電流經(jīng)過(guò)相敏解調(diào)器PSD解調(diào)得到直流分量（正比于Δφ）開環(huán)干涉型缺點(diǎn)：存在明顯非線性;

精度較低

第八章光纖陀螺8.4光纖器件介紹1．光源半導(dǎo)體激光器（LD）發(fā)光二極管（LED）超輻射發(fā)光二極管（SLD）

摻鉺光纖光源2．探測(cè)器

PIN光電二極管作為光纖陀螺光路系統(tǒng)的接收器件

第八章光纖陀螺8.4光纖器件介紹光纖陀螺按光路系統(tǒng)可分為全光纖陀螺和集成光學(xué)光纖陀螺

3．光纖定向耦合器

第八章光纖陀螺8.4光纖器件介紹5．光纖消偏器消偏器是一種造成非偏振態(tài)光的光纖器件

第八章光纖陀螺8.4光纖器件介紹6．光纖相位調(diào)制器全光纖陀螺光路系統(tǒng)中用的一種相位調(diào)制器

第八章光纖陀螺8.4光纖器件介紹8．集成光學(xué)芯片光纖陀螺用的多功能集成光學(xué)芯片（IOC）是利用鈦擴(kuò)散技術(shù)和質(zhì)子交換技術(shù)，將偏振器、分束／合束器和相位調(diào)制器都集成在LiNbO3晶片上。

第八章光纖陀螺8.5干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)8.5.1光纖陀螺輸出信號(hào)的形式

第八章光纖陀螺8.5干涉式光纖陀螺的信號(hào)檢測(cè)8.5.2Sagnac相移的檢測(cè)方法

第八章光纖陀螺諧振腔式光纖陀螺

R－FOG的基本構(gòu)成是由光纖環(huán)構(gòu)成的一個(gè)諧振腔，其諧振頻率隨Sagnac效應(yīng)的大小而改變，并由此而檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。光纖陀螺儀分類

第八章光纖陀螺布里淵光纖陀螺儀（B－FOG）

布里淵型光纖陀螺是主動(dòng)型光纖陀螺儀，利用光纖環(huán)形腔中的受激布里淵散射的方向性增益效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)利