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688-光纤陀螺仪技术原理与应用.docx
资料介绍
光纤陀螺仪技术原理与应用
引言
光纤陀螺仪（FOG）是一种基于萨格纳克效应的全固态角速度传感器，利用光纤环路中两束反向传播光之间的相位差来测量旋转角速度。光纤陀螺仪具有无运动部件、启动快、动态范围宽、寿命长、抗冲击等优势，在惯性导航系统、姿态控制和石油钻井等领域得到广泛应用。2025年全球光纤陀螺仪市场规模持续增长，在航空航天和国防领域的应用尤为突出。本文系统介绍光纤陀螺仪的工作原理、分类体系及典型应用。
工作原理
萨格纳克效应
当光纤环路绕垂直于环面的轴旋转时，沿顺时针和逆时针方向传播的两束光之间产生相位差（萨格纳克相移）：
其中，L为光纤长度，R为环路半径，λ为光波长，c为光速，Ω为角速度。
互易性设计
光纤陀螺仪采用互易性光路设计，确保两束反向传播光的光程完全相同，消除了温度、压力等共模干扰的影响，仅保留萨格纳克效应引起的相位差。
分类体系
干涉型光纤陀螺仪（IFOG）
IFOG是最成熟的光纤陀螺类型，采用宽谱光源和保偏光纤线圈，通过相位调制和闭环控制实现高精度角速度测量。精度等级从1°/h到0.0001°/h。
谐振型光纤陀螺仪（RFOG）
RFOG利用光纤环形谐振腔的谐振频率偏移来测量角速度，可在更短的光纤长度下实现高精度，适合小型化应用。
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