光纤陀螺发展日新月异,许多大公司特别是军事装备公司,都投入了巨大的财力对其进行研究。主要研究公司为美国、日本、德国、法国、意大利、俄罗斯,中低精度陀螺仪已经完成了产业化,而美国在这方面的研究一直保持一线领先地位。
我国光纤陀螺发展还处于相对落后的水平。按照发展水平把陀螺发展分为三个梯队:第一梯队是美国、英国、法国,他们拥有全部陀螺和惯导的研发能力;第二梯队主要是日本、德国、俄罗斯;中国目前处于第三梯队。我国光纤陀螺的研究起步相对较晚,但是在广大科研工作者的努力下,已经逐步拉近了我们与发达国家间的差距。
目前,我国光纤陀螺产业链完整,产业链上下游都可以找到厂商,光纤陀螺研制精度已经达到了惯导系统的中低精度要求。虽然性能相对逊色,但是不会像芯片一样出现瓶颈。目前美国霍尼韦尔光纤陀螺仪在业内可以说是首屈一指,零漂稳定性10.0-0.0003(度/小时),而我国可以做到0.01,暂时还达不到产业化的级别。美国KVH公司是光纤陀螺仪产业化最成功的公司之一,2009年总产量已达4万台。
美国KVH公司光纤陀螺仪依次是DSP4000、DSP1500、E-core2000
在技术的实际应用中,Sagnac相移并不是干涉式光纤陀螺中唯一存在的非互易相移,还存在着许多非互易性相移,它们构成了干涉式光纤陀螺的误差源。这些误差源即便不能完全消除,也必须大大减小,才能实现最终的性能。
误差源包括偏振效应、光纤线圈的背向反射或散射、与光强有关的非线性折射率变化、沿光纤分布的误差,与时间有关的温度梯度、外部磁场、电子漂移误差。在闭环工作中光源波长的变化、线圈直径和光纤长度的变化对标度因数都有影响。光纤陀螺的发展,就是一个不断消除误差的过程。
光纤陀螺的发展趋势
1.高精度。更高的精度是光纤陀螺取代激光陀螺在高性能导航中地位的必然要求,目前高精度的光纤陀螺技术还没有完全成熟。
2.高稳定性和抗干扰性。长期的高稳定性也是光纤陀螺的发展方向之一,能够在恶劣的环境下保持较长时间内的导航精度是惯导系统对陀螺的要求。比如在高温、强震、强磁场等情况下,光纤陀螺也必须有足够的精度才能满足用户的要求。
3.产品多元化。开发不同精度、面向不同需求的产品是十分必要的。不同的用户对精度有不同的要求,而光纤陀螺结构简单,改变精度时只需调整线圈的长度和直径。在这方面具有超越机械陀螺和激光陀螺的优势,它的不同精度产品更容易实现。
4.生产规模化。成本的降低也是光纤陀螺能够为用户所接受的前提条件之一。各类元件的生产规模化可以有力地促进生产成本的降低,对于中低精度的光纤陀螺尤为如此。