2.2 光纤陀螺仪的误差补偿技术
2）改进半导体激光光源的噪声特性；
光源的波长变化、频谱分布变化及光功率的波动，将直 接影响干涉的效果。返回到光源的光直接干扰了它的发射状 态，引起二次激发，与信号光产生二次干涉，引起发光强度 和波长的波动。
目前的解决方法有： （1）对于光源波长变化的影响，通过数据处理方法解 决；若波长变化是由温度引起，则直接测量温度，进行温度 补偿； （2）对于返回光的影响，采用光隔离器，信号衰减器 或选用超辐射发光二级管等低相干光源。
光纤陀螺仪不仅具有激光陀螺仪的各种优点，而且 它无克服“自锁”用的机械抖动装置，也不用在石英块 精密加工出光路，降低了结构的复杂性和生产成本。而 且，利用不同规格的基本元件，可构成适合不同要求的 高、中、低级光纤陀螺仪，因此具有极大的设计灵活性， 得到了大力研究和发展。
4
1.1 光纤陀螺仪的组成
光源
探测器 光纤环 调制器
耦合器
光纤陀螺组成示意
6
1.2 光纤陀螺仪的分类
按原理与结构 按相位解调方式 按有无反馈信号
干涉式光纤陀螺仪（I-FOG） 谐振式光纤陀螺仪（R-FOG） 受激布里渊光纤陀螺仪（B-IFOG） 锁模光纤陀螺仪 法-珀光纤陀螺仪（Fabry-Perot） 相位差偏置式光纤陀螺仪 光外差式光纤陀螺仪 延时调制式光纤陀螺仪
9
2.1 光纤陀螺仪的主要性能指标
（1）零偏 当输入角速度为零时，陀螺仪的输出量，以规定时间内测得输出量 的平均值相应的等效输入角速度表示，单位为（⁰⁄h）。 （2）标度因数 陀螺仪输出量与输入量角速率的比值。 （3）零漂 又称零偏稳定性，它的大小值标志着观测值围绕零偏的离散程度， 单位为（⁰⁄h）。 （4）随机游走系数 由白噪声产生的随时间积累的输出误差系数，其量纲为⁰⁄√h，它反 映了光学陀螺输出随机噪声的强度。
光纤陀螺仪
误差分析与补偿
娜茜泰 3120190368 导航制导与控制
目录
1、光纤陀螺仪基楚知识回顾 2、光纤陀螺仪中的误差分析 3、光纤陀螺仪在捷联惯导系统中的应用
与传统机电陀螺相比,光纤陀螺仪无运动部件和磨损 部件, 具有可靠性高、寿命长、体积小、质量轻、功耗 低、力学环境适应性好、动态范围大、线性度好、启动 快速、频带范围宽等优点。
在光纤陀螺中，偏振器的不理想、光纤线圈的偏振干扰 以及其它器件的偏振波动效应等对光纤陀螺的偏置稳定性影 响很大。此外，器件性能不佳导致引入后与光纤的对接所带 来光轴不对准，接点缺陷等引起的附加损耗和缺陷，产生破 坏互易性的新因素。
减少这些器件噪声的主要方法： （1）采用保偏光纤，提高偏振器消光比； （2）采用偏振面补偿装置及退偏振镜； （3）提高器件和光路组装工艺水平，以获得高性能的器 件和光路。
开环式工作方式 闭环式工作方式
1.2 光纤陀螺仪的分类
干涉型光纤陀螺仪
开环式I-FOG直接检测干涉后的Sagnac相移，主要用作角速度传感器。 这种光纤陀螺结构简单，价格便宜，但是线性度差，动态范围 小。
1.2 光纤陀螺仪的分类
干涉型光纤陀螺仪
闭 环式 I-FOG 利 用反 馈回路由相位调制器引入 与Sagnac相移等值反向的 非互易相移，实时抵消 Sagnac相移，使陀螺仪始 终工作在零相位状态。通 过检测补偿相位来测量角 速度。它是一种较精密且 复 杂 的 FOG ， 主 要 用 于 中 等精度的惯导系统。
2.1
光纤陀螺仪的主要性能指标
各类陀螺的精度特性
光陀螺 环形激光陀螺 动力调谐陀螺 液浮陀螺 静电陀螺 磁谐振陀螺 气浮陀螺 轴承陀螺 微机械陀螺
漂移稳定性 度/小时
2.2 光纤陀螺仪的误差补偿技术
1）抑制光纤中的散射噪声 ； 2）改进半导体激光光源的噪声特性； 3）减小温度引起的系统漂移 ； 4）改善功能元件的性能； 5）抑制光电检测器及电路的噪声 ； 6）提高FOG的环境适应性 ；
2.2 光纤陀螺仪的误差补偿技术
3）减小温度引起的系统漂移 ；
一方面，环境温度的变化将使纤芯的折射率及媒质(包括纤 芯、包层和涂敷层)的热膨胀系数以及光纤环的面积发生改变， 从而影响光在媒质中的传输，直接影响到对转动角速度检测的标 度因数的稳定性；另一方面，热辐射造成光纤环局部温度梯度， 引起左右旋光路光程不等，从而引起非互易相移，这个非互易的 相位偏移将叠加在由Sagnac效应产生的非互易相移中，从而影响 光纤陀螺的精度。
常用的抑制方法主要有： （1）对光纤线圈进行恒温处理，铝箱屏蔽隔离并进行适当 的温度补偿； （2）采用温度系数小的光纤和被覆材料； （3）采用四极对称方法来绕制光纤环并在工艺和状态控制 上提出严格要求，以减少温度引起的温度漂移。
2.2 光纤陀螺仪的误差补偿技术
4）光路功能元件的性能；
光路功能元件包括偏振器、耦合器(分束器，合束器)、 相位调制器以及光电检测器等。
光路的互易性
光纤陀螺正常工作前提是保证其光路互易性。所谓 互易性是指两束相干光除因相位调制及线圈旋转产生的 相位差外，不存在其它任何因素引起的相位差。换句话 说，使系统中顺、逆时针传播的两束光受到的外部干扰 完全一致，在输出中不反映任何外界干扰的影响。对光 纤陀螺仪，满足互易性，就要具有同光路、同偏振态和 同模式三个特征。
2.2 光纤陀螺仪的误差补偿技术
1）抑制光纤中的散射噪声 ；
光纤中的后向瑞利散射是由于光纤内部介质不均匀而产生的， 还可以认为它是随机分布的后向反射。当光纤中后向散射光和主 光束相干叠加时，对主光束将产生相位影响。光纤中后向瑞利散 射以及来自光界后面的后向散射是光纤陀螺仪的主要噪声源。
目前抑制这些噪声的主要方法有： （1）采用超发光二极管等低相干光源； 后向瑞利散射引起的相位噪声大小主要依赖于光源的相干长 度，短相干光源中，散射光对主光束的相干度很小，因而主光束 的相位基本上不受散射光的影响，后向瑞利散射噪声得到抑制。 （2）对后向散射光提供频差并对光源进行脉冲调制； （3）采用光隔离器； （4）用宽带激光器、跳频激光器、相位调制器等作为光源， 以破坏光源的时间相干性，使其后向散射光的干涉平均为零。