激光陀螺仪.ppt

激光陀螺的原理与发展现状 整体知识结构 加速度计 陀螺仪 激光陀螺仪 惯性导航系统 目录 陀螺仪 ★激光陀螺仪 惯性传感器 惯性器件 惯性测量 惯性导航 惯性稳定 惯性制导 陀螺仪 定义 特性 定轴性 进动性(逆动性) 陀螺仪定义 陀螺仪：是一种用来传感与维持方向的装置。使用最广泛的是三轴陀螺仪。 激光陀螺 我国已经成为世界上第四个具备独立研制激光陀螺能力的国家，产品应用范围覆盖陆海空天等多个领域。激光陀螺虽小，却集成了光、机、电等诸多领域高精尖技术，是一个国家科技实力和军事实力的综合体现。 陀螺仪特性 进动性：在运转中的陀螺仪，如果在旋转轴上施加一个力矩，旋转轴并不沿施力方向运动，而是顺着转子旋转向前90度垂直施力方向运动。 激光陀螺仪 优点 ★原理 应用 激光陀螺仪  传统的惯性陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，精度很受制约。 而激光陀螺没有旋转的转子部件，没有角动量，也不需要方向环框架，角度传感器等活动部件，结构简单，工作寿命长，维修方便，可靠性高。 传统陀螺仪 激光陀螺仪 激光陀螺仪的原理 基本原理 原型-----萨古纳克干涉仪(Sagnac 干涉仪) 实际模型----激光陀螺相对干涉仪 ★简化模型----环形干涉仪 激光陀螺仪的原理 基本原理：陀螺仪的主要作用是获取当前角速度w。在激光陀螺仪中，我们通过物理模型建立角速度w与光程差ΔL的关系。并由固有数学公式得到ΔL与频率差Δf的关系。这时我们便可以通过测量频率差Δf来得知角速度w 角速度w 频率差Δf 光程差ΔL 通过测量频率差ΔL得知角速度w 激光陀螺仪的原理 原型-----Sagnac 干涉仪 法国物理学家 Sagnac 发现于 1913 年 激光陀螺仪的原理 实际模型----激光陀螺相对干涉仪 图1 理想环形光路系统中的Sagnac效应 (a)系统静止；(b)系统旋转 简化模型----环形干涉仪 一束光经分束器M进入同一光学回路中，分成完全相同的两束光Ccw和Cccw，分别沿顺时针方向(CW)和逆时针方向(CCW)相向传播，当回路绕垂直于自身的轴转动时，将使两束光产生光程差ΔL。 激光陀螺仪的原理 图1 理想环形光路系统中的Sagnac效应 (a)系统静止；(b)系统旋转 如(a)所示，无旋转条件下，两束光传输时间相等，为 如(b)所示，旋转条件下， 激光陀螺仪的原理 图1 理想环形光路系统中的Sagnac效应 (a)系统静止；(b)系统旋转 激光陀螺仪的原理 分别求出两个方向的时间 传输时间差 图1 理想环形光路系统中的Sagnac效应 (a)系统静止；(b)系统旋转 传输光程差 激光陀螺仪的原理 亦即 (S为环路所围成面积)