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类型陀螺仪光纤传感器.doc

  • 上传人:kpmy5893
  • 文档编号:8070425
  • 上传时间:2019-06-07
  • 格式:DOC
  • 页数:6
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    陀螺仪光纤传感器.doc
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    1、陀螺仪光纤传感器1作用陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从第一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,但直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪最主要的基本特性是它的稳定性和进动性。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映了陀螺的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性.陀螺仪器最早是用于航海导航,但随着科学技术的发展,它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表,而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个

    2、敏感元件,即可作为信号传感器。根据需要,陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号,以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行,而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中,则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器,陀螺仪器能使列车在单轨上行驶,能减小船舶在风浪中的摇摆,能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器,陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见,陀螺仪器的应用范围是相当广泛的,它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。现在广泛

    3、使用的 MEMS 陀螺(微机械)可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。并且 MEMS 陀螺相比传统的陀螺有明显的优势:1.体积小、重量轻。适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合,例如弹载测量等。2.低成本。3.高可靠性。内部无转动部件,全固态装置,抗大过载冲击,工作寿命长。4.低功耗。5.大量程。适于高转速大 g 值的场合。6.易于 数字化、智能化。可数字输出,温度补偿,零位校正等。2结构图3工作原理陀螺仪的原理就是,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向,制造出来的东西就叫陀螺仪。我们骑自行车其实也是利用了这个原

    4、理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。陀螺仪在工作时要给它一个力,使它快速旋转起来,一般能达到每分钟几十万转,可以工作很长时间。然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器,它的发展对一个国家的工业,国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪,机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高,结构复杂,它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来,现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年等提出

    5、了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠等等优点,所以目前光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪,成为现代导航仪器中的关键部件。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外,还有现代集成式的振动陀螺仪,集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度,体积更小,也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。现代光纤陀螺仪包括干涉式陀螺仪和谐振式陀螺仪两种,它们都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在一个环形的通道中前进时,如果环形通道本身具有一个

    6、转动速度,那么光线沿着通道转动的方向前进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向前进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时,在不同的前进方向上,光学环路的光程相对于环路在静止时的光程都会产生变化。利用这种光程的变化,如果使不同方向上前进的光之间产生干涉来测量环路的转动速度,这样就可以制造出干涉式光纤陀螺仪,如果利用这种环路光程的变化来实现在环路中不断循环的光之间的干涉,也就是通过调整光纤环路的光的谐振频率进而测量环路的转动速度,就可以制造出谐振式的光纤陀螺仪。从这个简单的介绍可以看出,干涉式陀螺仪在实现干涉时的光程差小,所以它所要求的光源可以有较大的频谱宽度,而谐振式的陀螺仪在实现干涉时

    7、,它的光程差较大,所以它所要求的光源必须有很好的单色性。来源洛阳设备管理协会网 4特点光纤传感器的特点:一、灵敏度较高二、几何形状具有多方面的适应性,可以制成任意形状的光纤传感器三、可以制造传感各种不同物理信息(声、磁、温度、旋转等)的器件;四、可以用于高压、电气噪声、高温、腐蚀、或其它的恶劣环境;五、而且具有与光纤遥测技术的内在相容性。附属说明:可以用来检测多种物理量,比如声场、电场、压力、振动、温度、加速度等,还可以完成现有检测工作中难以完成的检测任务。在狭小的空间里,在强电磁干扰和高电压的环境里,光纤传感器都显示出了超强的能力。目前光纤传感器已经有70多种,大致上分成光纤自身传感器和利用光纤传感器。近年来得到很好的发展,大多应用在低碳领域。在风力发电中,光纤传感工艺开始用于检测和优化风力发电风轮系统。作为发展最快的能源工艺,风轮的尺寸越来越大。这些风轮体积巨大,又安装在比较遥远的地点。监控工程师需要实时了解这些风轮的状态。因此,光纤传感器就能发挥其功效,帮助工程师了解风力发电机机组的运行情况。光纤传感器工艺耗能极低而且灵敏,特别在远距离传输中,信号稳定,受干扰小。这些特点使光纤传感器成为极端环境下的理想选择。5出处http:/

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