光纖陀螺測斜儀雖然稱(chēng)為陀螺儀,元件里卻沒(méi)有機械陀螺轉子。光纖陀螺儀實(shí)際是一種基于薩格奈克(Sagnac)效應的角速度敏感元件。 薩格奈克效應是:當光束在一個(gè)環(huán)形的通道中前進(jìn)時(shí),如果環(huán)形通道本身具有一個(gè)轉動(dòng)速度(角速度),那么光線(xiàn)沿著(zhù)通道轉動(dòng)的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間比逆著(zhù)這個(gè)通道轉動(dòng)方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要多。
也就是說(shuō),這兩個(gè)前進(jìn)方向上,兩光束的光程相對于通道在靜止時(shí)的光程都發(fā)生了變化。如果用不同方向上前進(jìn)的兩光束產(chǎn)生干涉來(lái)測量環(huán)路的轉動(dòng)速度,就能制造出干涉型光纖陀螺儀。
如果利用這種環(huán)路光程的變化來(lái)實(shí)現在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉,也就是通過(guò)調整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進(jìn)而測量環(huán)路的轉動(dòng)速度,就能制造出諧振式光纖陀螺儀。
光纖陀螺測斜儀具有很高的精度和靈敏度?,F在比較先進(jìn)的光纖陀螺儀已經(jīng)達到0.01度/小時(shí)的靈敏度。與硅微機械陀螺相比,角速度的靈敏度高了好幾個(gè)數量級。
利用它對角速度的高靈敏度特點(diǎn),我們可以用它來(lái)測量地球自轉的角速度矢量,再進(jìn)行計算處理就能確定鉆孔的傾斜方位。
這個(gè)方位是相對地球北極方向的方位,有人稱(chēng)作真北方位角。這種陀螺測斜儀稱(chēng)為自尋北陀螺測斜儀,是目前最好水平、用途很廣的測斜儀(地學(xué)儀器)。
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