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基于同频调制解调的谐振式光纤陀螺仪

2021-12-06钱伟文李汉钊马慧莲金仲和

中国惯性技术学报 2021年4期

刘 路,刘 霜,钱伟文,李汉钊,马慧莲,金仲和

(浙江大学 航空航天学院,杭州 310027)

陀螺仪是一种测量运动载体旋转角速度与姿态角度的惯性传感器,广泛应用于航空国防、石油勘探、交通导航、地震监测等多个领域。作为惯性测量单元的重要组成部分,陀螺仪的性能将直接影响惯性系统的整体性能。自1852年法国物理学家傅科首次提出陀螺仪概念以来,经过一百多年的发展,陀螺仪已经从传统的机械陀螺发展到目前包括激光陀螺、光纤陀螺、微机电系统陀螺、半球谐振式陀螺等多种新型陀螺仪。性能提升、小型化集成度的增高以及成本的降低,都使得陀螺仪的应用范围在不断扩大。相比于传统的机械转子式陀螺,光学陀螺本身不包含运动部件,不存在器件间的相互磨损,属于全固化陀螺仪,具有寿命长、抗冲击、低维护成本、大动态范围等诸多优势。谐振式光纤陀螺仪(Resonant Fiber Optic Gyroscope,RFOG)是一类基于无源光纤环形谐振腔来敏感转动信号的光学陀螺仪,自1977年S.Ezekiel和S.K.Balsmo首次提出并验证了RFOG的模型[1],历经数十年的研究,已经取得了突破性的进展。通过制备低损耗高清晰度的光纤环形谐振腔(Fiber Ring Resonator,FRR),RFOG理论上能够用短数十倍长度的光纤,实现与干涉式光纤陀螺仪(Interferometric Fiber Optic Gyroscope, IFOG)相同的检测精度。目前,国内外许多研究单位都投入到RFOG的相关研究上,并在光路设计、信号调制解调技术、激光频率闭环反馈以及谐振频率跟踪锁定等诸多方面取得了优异进展,目前RFOG的研究已经进入到原理样机的实现阶段[2-6]。……

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