Принцип работы оптоволоконного гироскопа основан на эффекте Саньяка. Эффект Саньяка — это общий родственный эффект распространения света по замкнутому оптическому пути, вращающемуся относительно инерциального пространства, то есть два луча света с одинаковыми характеристиками, испускаемые одним и тем же источником света по одному и тому же замкнутому оптическому пути, распространяются в противоположных направлениях. . Наконец, сливайтесь с той же точкой обнаружения.

При наличии угловой скорости вращения относительно инерциального пространства вокруг оси, перпендикулярной плоскости замкнутого оптического пути, оптический путь, пройденный световыми лучами в прямом и обратном направлениях, различен, что приводит к разности оптических путей, а оптическая разность хода пропорциональна угловой скорости вращения. . Следовательно, если известна оптическая разность хода и соответствующая информация о разнице фаз, можно получить угловую скорость вращения.

По сравнению с электромеханическим гироскопом или лазерным гироскопом волоконно-оптический гироскоп имеет следующие характеристики:

(1) Несколько деталей, инструмент прочный и стабильный, обладает высокой устойчивостью к ударам и ускорениям;

(2) спиральное волокно длиннее, что повышает чувствительность обнаружения и разрешение на несколько порядков, чем у лазерного гироскопа;

(3) Нет механических частей трансмиссии, нет проблем с износом, поэтому он имеет длительный срок службы;

(4) легко внедрить технологию интегральной оптической схемы, сигнал стабилен, и его можно напрямую использовать для цифрового вывода и подключать к компьютерному интерфейсу;

(5) Изменяя длину оптического волокна или количество циклов распространения света в катушке, можно добиться различной точности и широкого динамического диапазона;

(6) Когерентный пучок имеет короткое время распространения, поэтому в принципе его можно запустить мгновенно без предварительного нагрева;

(7) Может использоваться вместе с кольцевым лазерным гироскопом для формирования датчиков различных инерциальных навигационных систем, особенно датчиков бесплатформенных инерциальных навигационных систем;

(8) Простая структура, низкая цена, небольшой размер и малый вес.

Классификация

По принципу работы:

Интерферометрические волоконно-оптические гироскопы (I-FOG), первое поколение волоконно-оптических гироскопов, в настоящее время наиболее широко используются. Он использует многовитковую катушку из оптоволокна для усиления эффекта SAGNAC. Двухлучевой тороидальный интерферометр, состоящий из многовитковой одномодовой оптоволоконной катушки, может обеспечить более высокую точность и неизбежно усложнит общую конструкцию;

Резонансный волоконно-оптический гироскоп (Р-ВОГ) — волоконно-оптический гироскоп второго поколения. В нем используется кольцевой резонатор для усиления эффекта SAGNAC и циклическое распространение для повышения точности. Следовательно, он может использовать более короткие волокна. R-FOG должен использовать сильный когерентный источник света для усиления резонансного эффекта резонатора, но сильный когерентный источник света также вызывает множество паразитных эффектов. Как устранить эти паразитные эффекты в настоящее время является основным техническим препятствием.

Волоконно-оптический гироскоп с вынужденным рассеянием Бриллюэна (B-FOG), волоконно-оптический гироскоп третьего поколения является усовершенствованием по сравнению с предыдущими двумя поколениями и все еще находится на стадии теоретических исследований.

По составу оптической системы: интегральный оптического типа и цельноволоконный волоконно-оптический гироскоп.

По конструкции: одноосные и многоосные волоконно-оптические гироскопы.

По типу контура: волоконно-оптический гироскоп с разомкнутым контуром и волоконно-оптический гироскоп с замкнутым контуром.

С момента своего появления в 1976 году волоконно-оптический гироскоп претерпел значительные изменения. Однако волоконно-оптический гироскоп по-прежнему имеет ряд технических проблем, эти проблемы влияют на точность и стабильность волоконно-оптического гироскопа и, таким образом, ограничивают его широкий спектр применения. в основном включает:

(1) Влияние температурных переходных процессов. Теоретически два пути обратного распространения света в кольцевом интерферометре имеют одинаковую длину, но это строго верно только тогда, когда система не меняется со временем. Эксперименты показывают, что фазовая ошибка и дрейф значения измерения скорости вращения пропорциональны производной температуры по времени. Это очень вредно, особенно в период разминки.

(2) Влияние вибрации. Вибрация также влияет на измерение. Для обеспечения хорошей прочности катушки необходимо использовать соответствующую упаковку. Внутренняя механическая конструкция должна быть очень разумной, чтобы предотвратить резонанс.

(3) Влияние поляризации. В настоящее время наиболее широко используемым одномодовым волокном является волокно с двойной поляризацией. Двойное лучепреломление волокна создает паразитную разность фаз, поэтому требуется поляризационная фильтрация. Деполяризационное волокно может подавить поляризацию, но это приведет к увеличению стоимости.

Для того, чтобы улучшить производительность топ. Были предложены различные решения. В том числе совершенствование компонентов волоконно-оптического гироскопа работы, а также совершенствование методов обработки сигналов.