光纖陀螺發(fā)展日新月異,許多大公司特別是軍事裝備公司,都投入了巨大的財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究。主要研究公司為美國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利、俄羅斯,中低精度陀螺儀已經(jīng)完成了產(chǎn)業(yè)化,而美國(guó)在這方面的研究一直保持一線領(lǐng)先地位。
我國(guó)光纖陀螺發(fā)展還處于相對(duì)落后的水平。按照發(fā)展水平把陀螺發(fā)展分為三個(gè)梯隊(duì):第一梯隊(duì)是美國(guó)、英國(guó)、法國(guó),他們擁有全部陀螺和慣導(dǎo)的研發(fā)能力;第二梯隊(duì)主要是日本、德國(guó)、俄羅斯;中國(guó)目前處于第三梯隊(duì)。我國(guó)光纖陀螺的研究起步相對(duì)較晚,但是在廣大科研工作者的努力下,已經(jīng)逐步拉近了我們與發(fā)達(dá)國(guó)家間的差距。
目前,我國(guó)光纖陀螺產(chǎn)業(yè)鏈完整,產(chǎn)業(yè)鏈上下游都可以找到廠商,光纖陀螺研制精度已經(jīng)達(dá)到了慣導(dǎo)系統(tǒng)的中低精度要求。雖然性能相對(duì)遜色,但是不會(huì)像芯片一樣出現(xiàn)瓶頸。目前美國(guó)霍尼韋爾光纖陀螺儀在業(yè)內(nèi)可以說是首屈一指,零漂穩(wěn)定性10.0-0.0003(度/小時(shí)),而我國(guó)可以做到0.01,暫時(shí)還達(dá)不到產(chǎn)業(yè)化的級(jí)別。美國(guó)KVH公司是光纖陀螺儀產(chǎn)業(yè)化最成功的公司之一,2009年總產(chǎn)量已達(dá)4萬臺(tái)。
美國(guó)KVH公司光纖陀螺儀依次是DSP4000、DSP1500、E-core2000
在技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中,Sagnac相移并不是干涉式光纖陀螺中唯一存在的非互易相移,還存在著許多非互易性相移,它們構(gòu)成了干涉式光纖陀螺的誤差源。這些誤差源即便不能完全消除,也必須大大減小,才能實(shí)現(xiàn)最終的性能。
誤差源包括偏振效應(yīng)、光纖線圈的背向反射或散射、與光強(qiáng)有關(guān)的非線性折射率變化、沿光纖分布的誤差,與時(shí)間有關(guān)的溫度梯度、外部磁場(chǎng)、電子漂移誤差。在閉環(huán)工作中光源波長(zhǎng)的變化、線圈直徑和光纖長(zhǎng)度的變化對(duì)標(biāo)度因數(shù)都有影響。光纖陀螺的發(fā)展,就是一個(gè)不斷消除誤差的過程。
光纖陀螺的發(fā)展趨勢(shì)
1.高精度。更高的精度是光纖陀螺取代激光陀螺在高性能導(dǎo)航中地位的必然要求,目前高精度的光纖陀螺技術(shù)還沒有完全成熟。
2.高穩(wěn)定性和抗干擾性。長(zhǎng)期的高穩(wěn)定性也是光纖陀螺的發(fā)展方向之一,能夠在惡劣的環(huán)境下保持較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)航精度是慣導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)陀螺的要求。比如在高溫、強(qiáng)震、強(qiáng)磁場(chǎng)等情況下,光纖陀螺也必須有足夠的精度才能滿足用戶的要求。
3.產(chǎn)品多元化。開發(fā)不同精度、面向不同需求的產(chǎn)品是十分必要的。不同的用戶對(duì)精度有不同的要求,而光纖陀螺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,改變精度時(shí)只需調(diào)整線圈的長(zhǎng)度和直徑。在這方面具有超越機(jī)械陀螺和激光陀螺的優(yōu)勢(shì),它的不同精度產(chǎn)品更容易實(shí)現(xiàn)。
4.生產(chǎn)規(guī)?;?。成本的降低也是光纖陀螺能夠?yàn)橛脩羲邮艿那疤釛l件之一。各類元件的生產(chǎn)規(guī)?;梢杂辛Φ卮龠M(jìn)生產(chǎn)成本的降低,對(duì)于中低精度的光纖陀螺尤為如此。