光纖陀螺儀是一種光纖傳感器，廣泛應用于導航定位領(lǐng)域。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機械式的陀螺儀，機械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復雜，它的精度受到了很多方面的制約。而光纖陀螺儀的出現(xiàn)，很好的解決了這些問題。  

光纖陀螺儀原理：

光纖陀螺儀的原理基于薩格納克效應：將同一光源發(fā)出的一束光分解為兩束，讓它們在同一個環(huán)路內(nèi)沿相反方向循行一周后會合，然后在屏幕上產(chǎn)生干涉，當在環(huán)路平面內(nèi)有旋轉(zhuǎn)角速度時，屏幕上的干涉條紋將會發(fā)生移動，這就是薩格納克效應。那么這兩束光匯合到同一點時走過的光程相對于慣性空間是不同的，這個光程差和環(huán)路的旋轉(zhuǎn)角速度是成正比的，只要知道了光程差就可以得到旋轉(zhuǎn)角速度。

薩格納克效應示意圖  

光纖陀螺儀原理圖

光纖陀螺儀優(yōu)點：
光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機械陀螺儀相比，優(yōu)點是全固態(tài)，沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件，壽命長，動態(tài)范圍大，瞬時啟動，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕。與激光陀螺儀相比，光纖陀螺儀沒有閉鎖問題，也不用在石英塊精密加工出光路，成本相對較低。

光纖陀螺儀應用：
光纖陀螺的應用主要集中在定位、姿態(tài)控制和絕對方 向測量三個方面。光纖陀螺儀的精度不同，可以應用的領(lǐng)域也 就不同。IFOG按照精度不同可以劃分為低、中、高三種精 度，如下表所示

在不同精度的光纖陀螺儀中，中高精度的光纖陀螺主要應用在空間技術(shù)、軍事應用和科學研究領(lǐng)域，而低成本、低精度 光纖陀螺主要在汽車導航、定位和姿態(tài)控制、機器人等許多精度要求不高的民用領(lǐng)域中有廣闊的應用。 

1 航海方面的應用
光纖陀螺儀在商用和軍用船舶及船用設備中得到應用。光纖陀螺儀羅經(jīng)不僅可以作為高精度航向的信息源,實現(xiàn)自動定向，而且還可以得出航向回轉(zhuǎn)速率、橫、縱搖角度和航向的旋轉(zhuǎn)速率等可靠數(shù)據(jù)，進一步推動船舶的自動化發(fā)展，保證了船舶的操縱效果和保證航行安全。

2 航天及空間方面的應用
在航天和空間應用方面一般都采用高精度的干涉型光纖陀螺。其可為航天器提供三維角速度、位置以及攻角和側(cè)滑角，實現(xiàn)火箭升空發(fā)射的跟蹤和測定，也可用于空間飛行器導航和飛控。其中高精度、可靠性高的光纖陀螺與GPS組合定姿已成為國內(nèi)外航天器定姿系統(tǒng)的典型構(gòu)型。

高精度光纖陀螺儀  

3 軍事方面的應用
光纖陀螺由于自身在角速率及加速度測量方面的優(yōu)越性和在動態(tài)范圍、靈敏度和可靠性等方面的顯著優(yōu)勢，使其在軍事方面有著廣泛的應用。當衛(wèi)星導航在強電子干擾而無法獲得準確信息時，光纖陀螺可以用來保證飛行器自主導航、精確制導和準確命中目標。同時其組件還是航空火力控制系統(tǒng)的重要組成部分,可用于武裝直升機等武器系統(tǒng)瞄準線和射擊線的穩(wěn)定,保證武器在運動中進行搜索、瞄準、跟蹤和射擊。另外，光纖陀螺也是水下唯一有效的導航技術(shù),可用于潛艇的定位、定向和導航。

光纖陀螺制導的彈頭  

4 民用方面的應用
在民用領(lǐng)域主要側(cè)重于中低精度光纖陀螺的應用，主要應用有：地面車輛的自動導航、定位定向、車輛控制；對農(nóng)用飛機姿態(tài)控制，進行播種、噴灑農(nóng)藥；在地下工程維護中,尋找損壞的電力線、管道和通信光(電)纜位置的定位工具和搶救工具；用于大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油鉆井導向、隧道施工等的定位和路徑勘測，以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動角和線位移實現(xiàn)大壩測斜等。


利用光纖陀螺的勘測儀

發(fā)展方向
1）高精度
在空間技術(shù)、軍事應用和科學研究領(lǐng)域，光纖陀螺儀的精度往往決定了它的身價。此時成本不是主要考慮的問題，精度的高低才是關(guān)鍵。
2）低成本
作為角度傳感器的光纖陀螺儀在汽車導航、機器人等許多精度要求不高的領(lǐng)域中的應用也是十分驚人的。因此，提高性價比在研究中變得十分重要。