陀螺儀的原理

一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。我們騎自行車(chē)其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐?chē)軸有一股保持水平的力量。現(xiàn)代陀螺儀可以準(zhǔn)確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器，光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，工作可靠。光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。微型光纖陀螺它是在機(jī)械陀螺儀的基礎(chǔ)上研制出來(lái)的，機(jī)械陀螺儀的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需要運(yùn)動(dòng)部件，且靈敏度不如它。光纖陀螺儀是光學(xué)陀螺儀的其中一種，主要利用光學(xué)的有關(guān)原理進(jìn)行工作，根據(jù)不同的硬件結(jié)構(gòu)與光學(xué)結(jié)構(gòu)又可以分為很多種。所以，選擇合適的光纖陀螺儀也是個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

光纖陀螺的基本工作原理來(lái)自Sagnac效應(yīng)。Sagnac效應(yīng)是相對(duì)于慣性空間轉(zhuǎn)動(dòng)的閉環(huán)光路中斷傳播光的一種普遍的相關(guān)效應(yīng)，即在同一閉合光路中從同一光源發(fā)出的兩束特征相同的光，以互為相反的方向傳輸并后匯聚到同一探測(cè)點(diǎn)；若繞垂直于閉合光路所在平面的垂線，相對(duì)慣性空間存在著旋轉(zhuǎn)角速度，則正、反兩束光走過(guò)的光程不等，產(chǎn)生光程差。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比，優(yōu)點(diǎn)是全固態(tài)，沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件，壽命長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)范圍大，瞬時(shí)啟動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕。與激光陀螺儀相比，光纖陀螺儀沒(méi)有閉鎖問(wèn)題，也不用在石英塊精密加工出光路，成本低。

所謂光纖陀螺儀是一種光纖傳感器，廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航定位領(lǐng)域?，F(xiàn)在我們?nèi)粘Ｉ钪谐＝佑|的一般都是電子式的各種陀螺儀，有壓電陀螺儀，微機(jī)械陀螺儀，光纖陀螺儀，激光陀螺儀等，并且還可以和加速度計(jì)，磁阻芯片，GPS，做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)。光纖陀螺儀可分為干涉型、諧振型和布里淵型三大類(lèi)，目前已經(jīng)應(yīng)用的是干涉型。閉環(huán)干涉型光纖陀螺儀產(chǎn)品已覆蓋了從速率級(jí)到精密級(jí)的精度范圍。光纖陀螺儀具有高可靠性、長(zhǎng)壽命、小體積、輕質(zhì)量、低功耗、力學(xué)環(huán)境適應(yīng)性好、動(dòng)態(tài)范圍大、線性度好、頻帶范圍寬、啟動(dòng)時(shí)間短等一系列特點(diǎn)。

陀螺儀有機(jī)械陀螺儀，還有手機(jī)里用的微機(jī)電陀螺儀，其他領(lǐng)域的激光陀螺儀，光纖陀螺儀等多種陀螺儀，它們跟較早的機(jī)械陀螺儀原理上就不同了。機(jī)械螺旋儀是一種用來(lái)傳感與維持方向的裝置，基于角動(dòng)量守恒的理論設(shè)計(jì)出來(lái)的。微型光纖陀螺即光纖角速度傳感器，它是各種光纖傳感器中更有希望推廣應(yīng)用的一種。光纖陀螺和環(huán)形激光陀螺一樣，具有無(wú)機(jī)械活動(dòng)部件、無(wú)預(yù)熱時(shí)間、不敏感加速度、動(dòng)態(tài)范圍寬、數(shù)字輸出、體積小等優(yōu)點(diǎn)。是一種通過(guò)使用光纖技術(shù)來(lái)測(cè)量平臺(tái)或物體在其上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，主要起到導(dǎo)航定位、穩(wěn)定等作用。