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2.光纤陀螺仪分类
闭环IFOG 采用数字闭环解调结构，用 多功能集成光学器件代替了开环开环IFOG 中的偏振器、耦合器和调制器，在光纤环 中加一个反馈元件，引入一非互易的补偿 相移实时抵消由旋转引起的Sagnac 相移， 使陀螺始终工作在零相位差点附近。
其电路动态范围大，检测精度高，输 出与转速呈现良好的线性关系,即DO = Ksc ⋅Ω ，其中Do为输出量，Ksc为比例系数，Ω 为转动角速率，主要用于中高精度的惯导 系统。[2]
当前惯导系统中的加速度计所采用的主要有摆式积分陀螺加速度计、 力平衡式加速度计、振弦加速度计、振梁加速度计和单晶硅微加工 加速度计。
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4.2.1力平衡式加速度计原理
力平衡式加速度计主要由机电部件和补偿回路两部分组成。 当沿敏感轴有加速度作
用时, 检测质量的位置发生 变化, 位置检测器检测这一 变化,然后将信号输入放大 器, 放大器驱动力发生器, 使 检测质量恢复到零位。加速 度计的输出与输入加速度成 比例。
度表示。 零漂即零偏稳定性，表示当输入角速度为零时，陀螺仪输出量围绕其零偏均值的离散程度，以规定
时间内输出量的标准偏差对应的等效输入角速率表示。 （2）标度因数和标度因数稳定性
标度因数是陀螺仪输出量与输入角速率的比值，是反映陀螺仪灵敏度的量。 标度因数的稳定性无量纲，通常用百万分币(ppm)表示。 （3）随机游走系数 表征光纤陀螺仪中角速度输出白噪声大小的一项指标，它反映的是光纤陀螺仪输出的角速度积分随 时间积累的不确定性，因此也可称为角随机游走。 （4）阈值和分辨率 阈值表示光纤陀螺能感应的最小输入速率。 分辨率表示陀螺仪在规定输入角速率下能感应的最小输入速率增量。 阈值和分辨率都表征光纤陀螺仪的灵敏度。 （5）最大输入角速度 表示陀螺正、反方向输入速率的最大值，表征陀螺的动态范围。
振弦式加速度计精度不如摆式积分陀螺加速度计和力平衡式加 速度计, 而且其冲击、振动精度要差得多。因此, 它通常要连同减振 器一起使用, 从而低了惯导系统的精度。所以, 在高机动对象(如捷 联惯导系统)中采用的主要是力平衡式加速度计。[4]
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4.1加速度计分类
作为惯导加速度计的发展方向一般说来是小型化、数字化、固 体化。我们认为在力平衡型加速度计技术基本成熟的基础上, 中高 精度领域应优先发展石英振梁加速度计技术, 在中低精度领域重点 开发单晶硅微加工加速度计技术。[4]
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目录
1.光纤陀螺仪基本原理 2.光纤陀螺仪分类 3.陀螺仪参数及对比 4.加速度计分类及原理 5.后续工作
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4.1加速度计分类
当前惯导系统中的加速度计所采用的主要有摆式积分陀螺加速 度计、力平衡式加速度计、振弦加速度计、振梁加速度计和单晶硅 微加工加速度计。
摆式积分陀螺加速度计生产复杂、体积大、价格昂贵、准备时 间长, 所以它只局限于控制大型对象。
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1.光纤陀螺仪基本原理
t
tcw
tccw
4R2
c2 - 2R2
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1.光纤陀螺仪基本原理
• 当两束光可以近似认为沿同向传播时，叠加后（干涉）光线强度 可以由下式计算
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1.光纤陀螺仪基本原理
光电探测器 干涉型光纤陀螺利用干涉测量技术把光位相的测量转变为光强度的 测量，从而较简单地测出Sagnac位相变化。[3]
惯性测量仪器及原理简介 （2）
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目录
1.光纤陀螺仪基本原理 2.光纤陀螺仪分类 3.陀螺仪参数及对比 4.加速度计分类及原理 5.后续工作
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目录
1.光纤陀螺仪基本原理 2.光纤陀螺仪分类 3.陀螺仪参数及对比 4.加速度计分类及原理 5.后续工作
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1.光纤陀螺仪基本原理
不管什么类型的光纤陀螺, 其基本原理都是Sagnac 效应[1] 萨格纳克效应： 将同一光源发出的一束光分解为两束，让它们在同一个环路内
沿相反方向循行一周后会合，然后在屏幕上产生干涉，由于干涉产 生光程差，当在环路平面内有旋转角速度时，屏幕上的干涉条纹将 会发生移动，这就是萨格纳克效应。萨格纳克效应中条纹移动数与 干涉仪的角速度和环路所围面积之积成正比。
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1.光纤陀螺仪基本原理
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1.光纤陀螺仪基本原理
tccw
c
2R
R
2R
tcw c R
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2.光纤陀螺仪分类
光纤陀螺仪按相位检测方式分为开环式IFOG和闭环式IFOG，典型结 构图如下：
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2.光纤陀螺仪分类
开环IFOG 主要由光源、耦合器、偏振 片、光纤线圈、位相调制器和检测电 路组成，检测电路通过干涉光强的变 化直接检测Sagnac 相移。其电路结构 简单、动态范围小，输出与转速呈 非线性关系,即v = Kso sin(Ks ⋅Ω) ， 其中v 为输出量，Kso,Ks为比例系数， Ω为转动角速率，常用于中、低 2.光纤陀螺仪分类 3.陀螺仪参数及对比 4.加速度计分类及原理 5.后续工作
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2.光纤陀螺仪分类
按照工作原理划分光纤陀螺主要有三种类型：即干涉型光纤陀 螺仪(IFOG)、谐振型光纤陀螺仪(RFOG)和布里渊型光纤陀螺(BFOG)。 其中，对谐振型光纤陀螺仪和布里渊型光纤陀螺仪的研究尚不成熟， 还分别处于实验室验证和基础理论研究阶段，而干涉型光纤陀螺则 是研究最成熟、应用最广泛的光纤陀螺仪。[2]、[3]
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2.光纤陀螺仪分类
干涉型光纤陀螺仪 谐振型光纤陀螺仪
布里渊型光纤陀螺
开环型
干涉型光纤陀螺仪
闭环型干涉光纤陀螺仪
闭环型
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目录
1.光纤陀螺仪基本原理 2.光纤陀螺仪分类 3.陀螺仪参数及对比 4.加速度计分类及原理 5.后续工作
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3.陀螺仪参数及对比
（1）零偏和零漂 零偏是输入角速度为零时陀螺仪的输出量，以规定时间内测得的输出量平均值相应的等效输入角速
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3.陀螺仪参数及对比
（1）陀螺仪 1）机电转子陀螺技术 利用悬浮支撑技术的转子陀螺、动力调谐陀螺、静电陀螺——转子
不存在接触摩擦，是目前公认的精度最高的转子陀螺。 2）光学陀螺技术 激光陀螺技术、光纤陀螺技术 3）微机陀螺技术（MEMS） 4）新型陀螺技术 量子陀螺、核磁共振陀螺等
（绕制的光纤增长了激光束的检测光路, 使检测灵敏度和分辨率比激光 陀螺仪提高了好几个数量级,从而有效地克服了激光陀螺仪的闭锁问题[1]）