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尖端产品层出不穷:新型陀螺仪技术

发布时间:2017-12-29

  新兴的尖端产品:一种新型的陀螺仪技术

  陀螺仪是测量载体的角运动或角速度的传感器。它是现代导航,制导与控制技术中的重要设备。陀螺仪的精度直接决定了惯性导航系统的准确性和导航及自动控制系统的性能质量。陀螺仪作为惯性领域的核心技术之一,不断创新和发展。各种新型陀螺仪不断涌现,其原理和技术性能也各不相同。特别是近年来,在陀螺理论,技术创新,设计方法和制造工艺,以及航空,航天,导航和地面精密导航,各种军事武器的制导和自动化领域,在世界控制等领域得到了广泛的应用。环形激光陀螺仪目前,陀螺仪技术正在从传统的机械转子陀螺仪转向以陀螺仪为代表的新型陀螺仪。本文将简要介绍一些新技术领域的最新陀螺仪技术,希望能够帮助读者拓宽视野,了解国外陀螺仪技术的发展。陀螺仪的基本原理是利用高速转子的惯性,即物体具有抵抗其运动方向的任何变化的性质,这使得转子趋于保持其轴的方向,然后读出轴所指示的方向测量角速度或角运动。传统的机械转子陀螺仪由于其制造工艺和结构复杂,体积和质量较大,精度受多种因素制约,难以满足现代惯性技术的要求。因此,人们从六十年代开始探索新的陀螺仪技术,取得了不错的成绩,特别是以下几个具有代表性的新型陀螺仪。光纤陀螺氦氖激光陀螺与传统的机械转子陀螺相比,具有转子更简单(小于20个零件),抗振性能好,快速,可靠,数字输出的优点。此外,一些研究人员还提出用固态增益介质替代氦氖气,使陀螺仪工作时间更长,成本更低,更容易制造。这种陀螺仪也被称为固态环激光陀螺(固态激光陀螺)。目前,基于氦氖环激光陀螺的惯性导航系统已被广泛应用于航空,导航和战略导弹的导航,制导和控制,已成为主要的高性能陀螺仪之一。光纤陀螺仪自20世纪60年代以来,美国海军研究办公室希望开发一种比氦氖环激光陀螺仪(也称为光纤陀螺仪)更便宜,更容易制造和更精确的光纤角速度传感器。目前最常见的光纤陀螺仪是相敏光纤陀螺仪,通过测量光纤线圈中两束反向传播光束的相移来计算角速度,以检测载体的旋转。因此,光纤陀螺仪的精度主要取决于光纤的使用类型和光电检测系统,偏差值一般在0.001度/小时-0.0002度/小时之间。光纤陀螺现在已经广泛应用于鱼雷,战术导弹,潜艇和航天器。集成光学陀螺仪,随着集成光路的发展,在单个芯片上实现了非常复杂的功能,将几毫米直径的集成环形激光器和光电探测电路集成在同一芯片上作为集成光学陀螺仪,这可以大大降低质量和减小了成本和功耗,更好地控制热效应,提高了可靠性,所以采用集成光学技术制造的光学陀螺具有良好的发展前景。目前,围绕集成环形激光器进行了广泛的研究,但关键技术仍有待突破。另外,包括核磁共振和超流体技术也已经得到验证,未来也将应用到新的陀螺仪上。

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2017-12-29

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