| 1 | 取代机电陀螺的光纤速率陀螺显示文摘在新的设计领域和业已存在的应用当中,光纤陀螺正开始取代机电陀螺。由于具有较高的可靠性、对'g'不敏感以及良好的抗冲击和震动等特性,在运动物体和军事技术应用中光纤陀螺将甚为理想。和激光陀螺一样基于SAGNAC效应的光纤陀螺(FOG)自首次报道至今已有20年了。光纤陀螺有闭环和开环两种结构,但由于前者成本高,当前只有开环结构的光纤陀螺用来取代机电速率陀螺。基于全光纤概念,用缠绕于椭圆柱体的光纤环、耦合器和偏振器,我们已成功地开发了一系列低成本的光纤陀螺。在'最小结构'的开环FOGs中,激光可以互易地从相反的两个方向通过光纤环。这种陀螺的早期版本借助一方向性耦合器来分离激光源和光电探测器,用一个偏振器来确保激光的单模态传播,并由另一个耦合器充当光纤环线圈界面。处在线圈另一端的压电相位调制器进行光调制以进行干涉输出的同步检测。源探测耦合器不是最小结构的一部分,利用安装在激光源背面的光电检测器可省去这个耦合器。很多激光器中配有这种探测器以便监视功率输出,但由于陀螺敏感信号被调制,因此该信号能容易地从稳态的激光信号中分离出来。我们定义这种陀螺为'简化最小结构'(RMC),比较以上两种开环结构可看出两者之间基本没有差异。但是从定量的角度来讲,在RMC结构中的激光稍微更接近于门限,而这样会使光谱变窄。由于宽光谱能很好地避免由偏振游走引起的零漂不稳定性,因此RMC光路结构难以应用于高精度陀螺中,对于某些具体的应用来说,可通过选择光纤长度、线圈直径以及激光功率而不显著改变结构的其他方面来优化光纤陀螺的性能。光纤陀螺本质上是宽带的,可通过简易的模拟滤波器来控制输出谱特征,扩展伺服回路的动态性能。与类似的机电陀螺相比,宽带特征扩展到低频可提高光纤陀螺的指向精度。我们已生产了一千多套以上两种结构的光纤陀螺,本文提供的数据包括Allan方差,零漂一温度曲线,标度因子-温度曲线以及标度因子线性度曲线。典型的性能指标如下:SAGNAC干涉仪的灵敏度取决于光纤的长度和光纤环直径的乘积,因而物理尺寸大,敏感轴又与光纤环垂直,这两个外形特点使其难以满足各种各样的应用。在要求不是很苛刻的条件下,FOG正成为一种能广泛应用于各种系统的陀螺技术。 | S.M.Bennett R.Dyott D.Allen 袁利 | 2000 | 控制工程(北京)2000，，4： | 0 |
| 2 | 可替代机械陀螺的光纤速率陀螺显示文摘光纤陀螺在两个方面正在取代机械陀螺:一是新设计的应用,二是已有的应用陀螺场合。光学陀螺所具有的高可靠性、对重力g的不敏感性和对振动、冲击的容限,使其特别适合于车辆、军事上的应用。基于Sagnac干涉效应,如环形激光陀螺、光纤陀螺的概论已有十十年之久了。它有闭环和开环两种结构,但由于闭环结构成本较高,目前只利用开环光纤陀螺取代机械速率陀螺。我们开发了一系列低成本光纤陀螺,它们基于全光结构,采用椭芯的保偏光纤、方向耦合器和偏振器。开环光纤陀螺是以最小结构的形式构成的。激光光束在光纤敏感相向传输,它们是完全互逆的。早期的形式采用方向耦合器隔离激光光源和光探测器,一个偏振器用来确保一个模式分布,而第二个耦合器作为与光纤环的接入口,在光纤环的一端加上一个压电陶瓷相位调制器以进行调制,以便同步检测干涉仪的输出。光源探测器处的耦合器不属于最小结构中的一部分,它可以通过用光源的反向的探测器取消。目前许多激光光源被用于这样一个探测光输出的探测器,由于陀螺转动信号是调制信号,很容易与恒定的激光输出信号分开。我们这种结构的FOG为简化最小结构(RMC),比较两种开环结构可以看出:两者之间没有明显的区别,但从性质上分,在RMC结构中,激光器工作在接近阈值的点,因而在光谱上比较窄。在光陀螺中希望有一个宽带的光谱,可以避免由于绕环导致的偏振起伏,从而引起偏置的不稳定性。这也就限定了RMC结构在一些高精度的陀螺应用。光纤陀的特性可以通过选择光纤的长度、环的直径和激光功率在一个比较大的范围内调整,以适应不同的应用要求,而不需要改变其结构。光纤陀螺从本性上为宽带的,其输出谱特性可以由简单的模拟滤波器、扩展伺服回路的动态特性加以控制。与简单的机械陀螺相比,这一宽带特性可以扩展为非常低的频率,从而改善定位精度。我们已生产了1000多套这两种结构的光纤陀,本文将提供Allan变化,随温度变化的偏置、刻度因数的线性数据,典型的特性参数如下:也许光纤陀螺应用最大的限制为刻度系数,因为Sagnac干涉仪的灵敏度领先光纤长度乘以直径,并且几何尺寸和在敏感轴垂直平面上投影使光纤陀螺改型应用的困难得以克服。在带宽限制范围内,光纤陀螺可以在众多的系统中应用。 | S.M.Bennett 肖久 | 2001 | 惯导与仪表2001，，1： | 0 |
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