光纤陀螺-光电子技术在光纤传感器中应用典范

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1、光纤陀螺-光电子技术在光纤传感器中应用的典范本文由yzq3105贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。光电通讯网www.oecomm.com丰富的开发资源，丰富的技术交流，硬件设计者的网上家园光纤陀螺－光电子技术在光纤传感器中应用的典范汪绳武（上海永鼎光电子技术有限公司）中国惯性学会光电通讯网整理光电通讯网www.oecomm.com丰富的开发资源丰富的技术交流硬件设计者的网上家园2004-07-05光电通讯网www.oecomm.com丰富的开发资源，丰富的技术交流，硬件设计者的网上家园摘要光纤陀螺是属于惯

2、性技术范畴的一种惯性仪表。光纤陀螺也是光电子技术范畴的一种光传感器，光纤陀螺是惯性技术与光电子技术紧密结合的产物。但实际上，惯性技术与光电子技术在光纤螺上的紧密切合还是不足的，光电子技术的发展还没有充分注意到光纤传感器，特别是光纤陀螺的潜在市场。本文通过对光纤陀螺和与其相关的光电子器件的介绍，希望两个技术方面要在过去已有的基础上，更进一步互相渗透，使光纤陀螺市场早日形成。1．1．概述陀螺仪的应用在我们周围无处不存在，例如，在国防领域中导弹的精确制导、潜艇长期潜伏在水下的精确导航、行进中的坦克保持火炮和瞄准系统的稳定等都离不开陀螺仪。在国民经济领域中，工程测量

3、的精确定位、石油钻探的精确定向、机器人动作精确控制等也要靠陀螺仪。即使在日常生活中，人们在不知不觉中也已经或将得益于陀螺仪。比如飞机在飞行中使旅客感到十分平稳和舒适是得益于陀螺仪构成的航向姿态参考系统。随着列车提速，消除车厢摆动尤其高速转弯时的摆动，就要借助于陀螺仪。还有，汽车行驶中的定位和导向，在目前主要靠GPS，但GPS的使用存在着被动性的缺点，当GPS与陀螺组合在一起时，才使汽车导向和自动驾驶真正具备了主动性。陀螺仪的应用十分广泛，以上的例子只是极少的一部分。以上列举的应用是通过陀螺仪和伺服控制系统共同实现的，而陀螺仪在其中充当了一个十分重要的、不可缺

4、少的角色。陀螺仪的种类很多，包括机电的、激光的、光纤的、压电的和微机械的等等。各种陀螺仪都具有自身的优点。但到目前为止，在众多类型的陀螺中，光纤陀螺更受到各种应用的关注。光纤陀螺本质上是由光电子器件组成的光干涉仪系统，没有任何活动部件，这就决定了光纤陀螺具有一系列独特的优点：不怕冲击振动，可以在恶劣的力学环境下应用；对角速率的反应极快；角速率测量灵敏度高；测量速率范围高达；潜在的成本低；加工简单。这些优点是其它陀螺不能比拟的。国内外十分重视光纤陀螺的发展和应用，但目前国内发展速度跟不上需求，至今尚未生产和达到应用。主要问题是总体技术未达到应用的要求，而与光纤

5、陀螺相关的光电子器件在技术和数量上又满足不了陀螺总体的设计要求。通信光电子器件产业在国内已经有相当的规模，但主要市场的还是针对光通信行业，对光电子器件的另一个应用市场，即光纤陀螺和光纤传感器，还未被受到足够的重视。研究其原因，从商业角度考虑，是因为光纤陀螺市场尚未形成，不能成为推动光纤陀螺专用的光电子器件发展的动力。另一方面也反映了光电子产业发展中的局限性，多多少少地影响了光纤陀螺市场的早日形成。所幸的是现在已经有一些企业家看到了以上问题及市场前景，重视特殊的光电子器件的发展，并已经开始组织力量研发光纤传感器用的光电子器件。本着推进与光纤传感器相关的光电子产

6、业发展，下面对光纤陀螺与光电子器件的一些相关技术作一些综合性的叙述。光电通讯网www.oecomm.com丰富的开发资源，丰富的技术交流，硬件设计者的网上家园2．2．光纤陀螺光纤陀螺由两部分组成：光学部分和信号处理电路部分。光学部分包含光电子器件和光纤器件。有时这两种器件都被纳入光电子技术。按照光纤陀螺光学系统的构成，目前进入实用的光纤陀螺主要有两类：全光纤陀螺和使用了集成光学器件的“集成光学器件光纤陀螺”。全光纤陀螺可采用开环或闭环的信号处理电路。这种陀螺的成本较低，但实现高精度的技术难度较大，因此大多用于精度要求不高和低成本的场合。集成光器件光纤陀螺由于

7、波导相位调制器的调制带宽可高达几个GHz，在信号处理中可以采用数字闭环技术，易于实现高精度和高稳定性，是目前最常用的光纤陀螺构成模式。图1全光纤陀螺示意图图2集成光器件光纤陀螺示意图为了进一步提高陀螺的长期稳定性，一种EDFA光纤陀螺已经进入实用。图3EDFA光纤陀螺原理图光电通讯网www.oecomm.com丰富的开发资源，丰富的技术交流，硬件设计者的网上家园因为在光纤陀螺的干涉系统中，由角速率长有关:引起的相位移（SAGNAC相移）与波因此，在高精度、高稳定性光纤陀螺中，光源的功率和波长稳定性显得尤为重要，而使用EDFA取代SLD是一个有效的解决方案。光

8、纤陀螺在实际应用中大多数是以所谓的INU(惯性测量组