El principio de funcionamiento del giroscopio de fibra óptica se basa en el efecto Sagnac. El efecto Sagnac es un efecto general relacionado de la luz que se propaga en un camino óptico de bucle cerrado que gira en relación con el espacio inercial, es decir, dos haces de luz con características iguales emitidos desde la misma fuente de luz en el mismo camino óptico cerrado se propagan en direcciones opuestas. . Finalmente fusionarse al mismo punto de detección.

Si hay una velocidad angular de rotación relativa al espacio de inercia alrededor del eje perpendicular al plano del camino óptico cerrado, el camino óptico recorrido por los haces de luz en las direcciones hacia adelante y hacia atrás es diferente, lo que resulta en una diferencia de camino óptico, y la diferencia de trayectoria óptica es proporcional a la velocidad angular de rotación. . Por lo tanto, siempre que se conozca la diferencia de camino óptico y la información de diferencia de fase correspondiente, se puede obtener la velocidad angular de rotación.

En comparación con el giroscopio electromecánico o el giroscopio láser, el giroscopio de fibra óptica tiene las siguientes características:

(1) Pocas partes, el instrumento es firme y estable, y tiene una fuerte resistencia al impacto y la aceleración;

(2) La fibra enrollada es más larga, lo que mejora la sensibilidad de detección y la resolución en varios órdenes de magnitud en comparación con el giroscopio láser;

(3) No hay piezas de transmisión mecánica y no hay problemas de desgaste, por lo que tiene una larga vida útil;

(4) Es fácil adoptar la tecnología de circuito óptico integrado, la señal es estable y se puede usar directamente para la salida digital y conectarse con la interfaz de la computadora;

(5) Al cambiar la longitud de la fibra óptica o el número de propagación cíclica de la luz en la bobina, se pueden lograr diferentes precisiones y se puede lograr un amplio rango dinámico;

(6) El haz coherente tiene un tiempo de propagación corto, por lo que en principio puede iniciarse instantáneamente sin precalentamiento;

(7) Puede usarse junto con el giroscopio láser de anillo para formar sensores de varios sistemas de navegación inercial, especialmente los sensores de sistemas de navegación inercial con correa;

(8) Estructura simple, precio bajo, tamaño pequeño y peso ligero.

Clasificación

Según el principio de funcionamiento:

Los giroscopios interferométricos de fibra óptica (I-FOG), la primera generación de giroscopios de fibra óptica, son actualmente los más utilizados. Utiliza una bobina de fibra óptica multivuelta para potenciar el efecto SAGNAC. Un interferómetro toroidal de doble haz compuesto por una bobina de fibra óptica monomodo de múltiples vueltas puede proporcionar una mayor precisión e inevitablemente hará que la estructura general sea más complicada;

El giroscopio de fibra óptica resonante (R-FOG) es el giroscopio de fibra óptica de segunda generación. Utiliza un resonador de anillo para mejorar el efecto SAGNAC y la propagación cíclica para mejorar la precisión. Por lo tanto, puede utilizar fibras más cortas. R-FOG necesita usar una fuente de luz fuerte y coherente para mejorar el efecto de resonancia de la cavidad resonante, pero la fuente de luz fuerte y coherente también trae muchos efectos parásitos. Cómo eliminar estos efectos parásitos es actualmente el principal obstáculo técnico.

Giroscopio de fibra óptica de dispersión de Brillouin estimulado (B-FOG), el giroscopio de fibra óptica de tercera generación es una mejora con respecto a las dos generaciones anteriores, y aún se encuentra en la etapa de investigación teórica.

Según la composición del sistema óptico: tipo óptico integrado y giroscopio de fibra óptica de fibra óptica.

Según la estructura: giroscopios de fibra óptica de un solo eje y de varios ejes.

Por tipo de bucle: giroscopio de fibra óptica de bucle abierto y giroscopio de fibra óptica de bucle cerrado.

Desde su introducción en 1976, el giroscopio de fibra óptica se ha desarrollado mucho. Sin embargo, el giroscopio de fibra óptica todavía tiene una serie de problemas técnicos, estos problemas afectan la precisión y la estabilidad del giroscopio de fibra óptica y, por lo tanto, limitan su amplia gama de aplicaciones. incluye principalmente:

(1) El efecto de los transitorios de temperatura. Teóricamente, las dos trayectorias de luz de retropropagación en el interferómetro de anillo tienen la misma longitud, pero esto es estrictamente cierto solo cuando el sistema no cambia con el tiempo. Los experimentos muestran que el error de fase y la deriva del valor de medición de la velocidad de rotación son proporcionales a la derivada del tiempo de la temperatura. Esto es muy dañino, especialmente durante el período de calentamiento.

(2) La influencia de la vibración. La vibración también afectará la medición. Se debe utilizar un embalaje adecuado para garantizar una buena robustez de la bobina. El diseño mecánico interno debe ser muy razonable para evitar resonancias.

(3) La influencia de la polarización. Hoy en día, la fibra monomodo más utilizada es la fibra de modo de polarización dual. La birrefringencia de la fibra producirá una diferencia de fase parásita, por lo que se requiere filtrado de polarización. La fibra de despolarización puede suprimir la polarización, pero conducirá a un aumento en el costo.

Con el fin de mejorar el rendimiento de la parte superior. Se han propuesto varias soluciones. Incluyendo la mejora de los componentes del giroscopio de fibra óptica.ope, y la mejora de los métodos de procesamiento de señales.