随着惯性导航技术的发展,陀螺寻北仪在军事和民用定向中得到了日渐广泛的应用。陀螺寻北仪利用陀螺仪测得的地球自转角速度分量值和加速度计测得的载体倾斜角度,经过解算可确定载体方位角,即载体的参考轴向与真北方向的夹角。它能够在静态下全天候、全方位、自主、快速测定方位,可以作为观测、目标瞄准、导航系统重调时的方位基准,也可作为隧道、矿山等地下作业的方位基准。
作为角速度测量元件,陀螺仪起着至关重要的作用。实际应用中,由于机电陀螺仪技术成熟、漂移小、精度高,使其在陀螺寻北仪中多被采用;但机电陀螺仪在环境适应性上有缺陷,如抗振性差、低温工作受限。而光学原理的陀螺仪内部无活动部件,其环境适应性远强于机电陀螺仪,在满足精度要求的前提下,必将被越来越多的应用于寻北仪中。
光纤陀螺仪是一种新型陀螺仪,具有惯性传感器效应,可用来测量载体相对惯性空间的角运动。它最早是在1976年由美国犹他大学的V. Vali和R. w. Shor-"thill提出的。经过近30年的研究和开发,中低精度的光纤陀螺仪在国外已批量生产,高精度光纤陀螺仪已达到0. 00038*/h的水平。国外已从地下探测到地面车辆定位定向,从舰载、机载到航天惯导系统都已广泛应用光纤陀螺仪。
光纤陀螺仪(FOG)根据其工作方式可分为干涉型FOG( IFOG)和谐振型FOG(RF0G)两大类。但不论是哪种形式,其基本工作原理都是相同的,即利用萨格纳克(Sagnac)效应来检测角速度。
Sagnac效应指出,在一闭合回路(半径为R)中,沿顺时针(CW)方向和逆时针(CCW)方向传播的两束光的光程差△L与闭台回路的旋转角速度山、回路面积A成正比,与真空中的光速Co成反比。
光纤陀螺仪的优势在于:它是全固态器件,无机械活动部分,无物理相位接口,可以制作得非常坚固;能经受很强的振动、冲击和过载加速度,环境适应能力强;实际应用中,外围线路简单;动态范围宽(> 1000*/s);响应时间快(< 1ms);启动快,功耗低,重量小;工作寿命和存放期限长;潜在低成本(因元件可批量生产);高技术工艺可降低温度对陀螺仪的影响。
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