光纤陀螺仪行业市场调查及应用分析2023

• 黄文玉 2023年10月26日 来源：互联网 1357 89
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光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的不同，决定了敏感元件的角位移。

一、光纤陀螺仪的概念

光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的不同，决定了敏感元件的角位移。现代光纤陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体方位的仪器，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。

光纤陀螺仪的分类方式有多种。依照工作原理可分为干涉型、谐振式以及受激布里渊散射光纤陀螺仪三类。其中，干涉型光纤陀螺仪是第一代光纤陀螺仪，它采用多匝光纤线圈来增强萨格纳克效应，目前应用最为广泛;按电信号处理方式不同可分为开环光纤陀螺仪和闭环光纤陀螺仪，一般来说闭环光纤陀螺仪由于采取了闭环控制因而拥有更高的精度;按结构又可分为单轴光纤陀螺仪和多轴光线陀螺仪，其中三轴光纤陀螺仪由于具有体积小、可测量空间位置因等优点，因而是光纤陀螺仪的一个重要发展方向。

二、光纤陀螺仪行业市场现状调查

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。光纤陀螺仪是以光导纤维线圈为基础的敏感元件，由激光二极管发射出的光线朝两个方向沿光导纤维传播。光传播路径的不同，决定了敏感元件的角位移。光纤陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，优点是全固态，没有旋转部件和摩擦部件，寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，重量轻。与激光陀螺仪相比，光纤陀螺仪没有闭锁问题，也不用在石英块精密加工出光路，成本相对较低。

光纤陀螺仪的实现主要基于塞格尼克理论：当光束在一个环形的通道中行进时，若环形通道本身具有一个转动速度，那么光线沿着通道转动方向行进所需要的时间要比沿着这个通道转动相反的方向行进所需要的时间要多。也就是说当光学环路转动时，在不同的行进方向上，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。利用光程的这种变化，检测出两条光路的相位差或干涉条纹的变化，就可以测出光路旋转角速度，这便是光纤陀螺仪的工作原理。

惯性导航技术是军事领域最重要的核心通用技术之一，惯性导航的发展水平直接影响了一个国家武器装备的先进性。我国的惯性导航技术已有近60年的历史，经历了从无到有，从弱到强，从落后到先进的发展历程，据统计，截至2019年我国惯性导航系统市场规模达到173.9亿元，同比增长13.4%，预计到2026年我国惯性导航系统市场规模将达到481.7亿元。

根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年中国光纤陀螺仪行业市场调查与投资建议分析报告》显示：

国外光纤陀螺相关单位主要有美国DARPA、Draper实验室、诺格公司、霍尼韦尔公司、KVH公司等，法国萨基姆公司、iXblue公司等，日本三菱精密有限公司，俄罗斯Optolink公司等。自20世纪70年代发展至今，光纤陀螺关键技术取得重大突破，应用领域不断拓展。目前，光纤陀螺的精度最高可达8×10-5°/h。

国内从事光纤陀螺研发生产的单位主要有：北京航空航天大学、哈尔滨工程大学、北京理工大学、浙江大学、中国兵器工业系统总体部、航天时代电子公司、航天三院33所和中船707所等。国内对于光纤陀螺的研究起步相对较晚，虽然发展较快，但光学器件的性能差距仍制约了国内光纤陀螺产品的技术水平。

三、光纤陀螺仪行业应用分析

航海方面的应用。罗经是船舶重要的导航设备，主要有磁罗经和电罗经两种。随着光纤陀螺技术的发展和商业化水平的提高，光纤陀螺仪已成为船用通导设备中的新成员，在商用和军用船舶及船用设备中得到应用。基于捷联式惯导系统的光纤陀螺仪罗经其旋转轴与船舶坐标系的三个轴相对应，它不仅可以作为高精度航向的信息源,实现自动找北、指北，而且还可以得出航向回转速率、横、纵摇角度和航向的旋转速率等可靠数据，进一步推动船舶的自动化发展，保证了船舶的操纵效果和保证航行安全。

航天及空间方面的应用。在航天和空间应用方面一般都采用高精度的干涉型光纤陀螺。IFOG为主要惯性元件的捷联惯导系统,可为飞机提供三维角速度、位置以及攻角和侧滑角，实现火箭升空发射的跟踪和测定，也可用于空间飞行器稳定、摄影/测绘、姿态测量控制、运动补偿、EO/FLIR稳定、导航及飞控等，其中高精度、可靠性高的光纤陀螺与GPS组合定姿已成为国内外航天器定姿系统的典型构型。

民用方面的应用。在民用领域主要侧重于中低精度光纤陀螺的应用，主要应用有：地面车辆的自动导航、定位定向、车辆控制;对农用飞机姿态控制，进行播种、喷洒农药;在地下工程维护中,寻找损坏的电力线、管道和通信光(电)缆位置的定位工具和抢救工具;用于大地测量、矿物勘采、石油勘察、石油钻井导向、隧道施工等的定位和路径勘测，以及利用光纤陀螺转动角和线位移实现大坝测斜等。

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