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。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀，機(jī)械式的陀螺儀對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的精度受到了很多方面的制約。而光纖陀螺儀的出現(xiàn)，很好的解決了這些問(wèn)題。  

光纖陀螺儀原理：

光纖陀螺儀的原理基于薩格納克效應(yīng)：將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束，讓它們?cè)谕粋€(gè)環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周后會(huì)合，然后在屏幕上產(chǎn)生干涉，當(dāng)在環(huán)路平面內(nèi)有旋轉(zhuǎn)角速度時(shí)，屏幕上的干涉條紋將會(huì)發(fā)生移動(dòng)，這就是薩格納克效應(yīng)。那么這兩束光匯合到同一點(diǎn)時(shí)走過(guò)的光程相對(duì)于慣性空間是不同的，這個(gè)光程差和環(huán)路的旋轉(zhuǎn)角速度是成正比的，只要知道了光程差就可以得到旋轉(zhuǎn)角速度。

薩格納克效應(yīng)示意圖  

光纖陀螺儀原理圖

光纖陀螺儀優(yōu)點(diǎn)：
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，成本相對(duì)較低。

光纖陀螺儀應(yīng)用：
光纖陀螺的應(yīng)用主要集中在定位、姿態(tài)控制和絕對(duì)方 向測(cè)量三個(gè)方面。光纖陀螺儀的精度不同，可以應(yīng)用的領(lǐng)域也 就不同。IFOG按照精度不同可以劃分為低、中、高三種精 度，如下表所示

在不同精度的光纖陀螺儀中，中高精度的光纖陀螺主要應(yīng)用在空間技術(shù)、軍事應(yīng)用和科學(xué)研究領(lǐng)域，而低成本、低精度 光纖陀螺主要在汽車導(dǎo)航、定位和姿態(tài)控制、機(jī)器人等許多精度要求不高的民用領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用。 

1 航海方面的應(yīng)用
光纖陀螺儀在商用和軍用船舶及船用設(shè)備中得到應(yīng)用。光纖陀螺儀羅經(jīng)不僅可以作為高精度航向的信息源,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定向，而且還可以得出航向回轉(zhuǎn)速率、橫、縱搖角度和航向的旋轉(zhuǎn)速率等可靠數(shù)據(jù)，進(jìn)一步推動(dòng)船舶的自動(dòng)化發(fā)展，保證了船舶的操縱效果和保證航行安全。

2 航天及空間方面的應(yīng)用
在航天和空間應(yīng)用方面一般都采用高精度的干涉型光纖陀螺。其可為航天器提供三維角速度、位置以及攻角和側(cè)滑角，實(shí)現(xiàn)火箭升空發(fā)射的跟蹤和測(cè)定，也可用于空間飛行器導(dǎo)航和飛控。其中高精度、可靠性高的光纖陀螺與GPS組合定姿已成為國(guó)內(nèi)外航天器定姿系統(tǒng)的典型構(gòu)型。

高精度光纖陀螺儀  

3 軍事方面的應(yīng)用
光纖陀螺由于自身在角速率及加速度測(cè)量方面的優(yōu)越性和在動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度和可靠性等方面的顯著優(yōu)勢(shì)，使其在軍事方面有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)衛(wèi)星導(dǎo)航在強(qiáng)電子干擾而無(wú)法獲得準(zhǔn)確信息時(shí)，光纖陀螺可以用來(lái)保證飛行器自主導(dǎo)航、精確制導(dǎo)和準(zhǔn)確命中目標(biāo)。同時(shí)其組件還是航空火力控制系統(tǒng)的重要組成部分,可用于武裝直升機(jī)等武器系統(tǒng)瞄準(zhǔn)線和射擊線的穩(wěn)定,保證武器在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行搜索、瞄準(zhǔn)、跟蹤和射擊。另外，光纖陀螺也是水下唯一有效的導(dǎo)航技術(shù),可用于潛艇的定位、定向和導(dǎo)航。

光纖陀螺制導(dǎo)的彈頭  

4 民用方面的應(yīng)用
在民用領(lǐng)域主要側(cè)重于中低精度光纖陀螺的應(yīng)用，主要應(yīng)用有：地面車輛的自動(dòng)導(dǎo)航、定位定向、車輛控制；對(duì)農(nóng)用飛機(jī)姿態(tài)控制，進(jìn)行播種、噴灑農(nóng)藥；在地下工程維護(hù)中,尋找損壞的電力線、管道和通信光(電)纜位置的定位工具和搶救工具；用于大地測(cè)量、礦物勘采、石油勘察、石油鉆井導(dǎo)向、隧道施工等的定位和路徑勘測(cè)，以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)角和線位移實(shí)現(xiàn)大壩測(cè)斜等。


利用光纖陀螺的勘測(cè)儀

發(fā)展方向
1）高精度
在空間技術(shù)、軍事應(yīng)用和科學(xué)研究領(lǐng)域，光纖陀螺儀的精度往往決定了它的身價(jià)。此時(shí)成本不是主要考慮的問(wèn)題，精度的高低才是關(guān)鍵。
2）低成本
作為角度傳感器的光纖陀螺儀在汽車導(dǎo)航、機(jī)器人等許多精度要求不高的領(lǐng)域中的應(yīng)用也是十分驚人的。因此，提高性價(jià)比在研究中變得十分重要。