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FOG – 光纤陀螺仪

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光学陀螺仪旋转示意图

光纤陀螺仪 (FOG) 是一种精密传感器,它使用光的干涉而不是机械部件来测量角速度。工程师通常在航空航天、航海和导航系统中使用光学陀螺仪,在这些系统中,高可靠性和高精度至关重要。

与传统的旋转质量陀螺仪不同,光学陀螺仪不包含移动部件,这提高了它们的耐用性和抗振动和冲击能力。

光学陀螺仪的工作原理是利用萨格纳克效应。这种效应在系统旋转时会导致相移。系统将一束光分成两部分。一束光顺时针传播,另一束光逆时针传播。两束光都通过一个闭环光纤或谐振腔。旋转导致光束之间的传播时间差。这种差异会产生可测量的相移。系统使用此相移来计算旋转速率。

如果系统是静止的,则两束光同时返回到检测器并发生相长干涉。但是,当系统旋转时,一束光比另一束光传播的路径稍长,从而产生可测量的相位差。陀螺仪将此相移转换为精确的角速度读数。

光学陀螺仪主要有两种类型:环形激光陀螺仪 (RLG) 和光纤陀螺仪 (FOG)。RLG在由反射镜制成的三角形或正方形腔内使用激光束,而FOG则引导光通过长长的光纤线圈。FOG往往更小、更轻、更坚固,使其成为移动或空间受限平台的理想选择。

这些传感器在惯性导航系统中发挥着关键作用,在惯性导航系统中,它们有助于确定位置、航向精度和姿态,而无需依赖GPS等外部参考。它们在GNSS受限或恶劣环境中运行的能力使它们在国防、航空航天、自动驾驶车辆和水下导航中不可或缺。