光纤陀螺仪与旋转式陀螺仪的工作原理解析
  • 时间:2019-12-12
  • 点击率:

  方法,其精度会受到固有限制。在一项新的研究中,物理学家首次通过实验证明,使用纠缠光子可以克服这一经典极限,即“散粒噪声极限”,并达到经典光学方法无法达到的精度水平。

  奥地利科学院的Matthias Fink和Rupert Ursin以及维也纳量子科学与技术中心的物理学家们在最近一期的《新物理学杂志》上发表了一篇关于纠缠增强型光纤陀螺仪的论文。

  Fink表示“我们已经证明纠缠光子的产生达到了成熟技术水平,即使在恶劣环境中我们也能以亚散粒噪声的精度进行测量。”

  光纤陀螺仪(FOGs)与常用于玩具中的旋转式陀螺仪类似,因为这两种陀螺仪都能测量物体的旋转。但这两种陀螺仪的工作机制却不同:光纤陀螺仪内部没有运动部件,而是用光进行测量。

  旋转式陀螺仪的历史可以追溯到19世纪。光纤陀螺仪则是在20世纪70年代末出现的,基于乔治·萨格纳克(Georges Sagnac)在1913年首次观测到的萨格纳克效应。当时,萨格纳克希望探测到光是通过以太介质传播的,但他的实验却成了支持相对论的基础实验之一。

  当两束光束在干涉仪中沿不同方向做环形运动时,就会产生萨格纳克效应。当干涉仪处于静止状态时,两束光束通过环路所用的时间相同,但当干涉仪开始旋转时,沿旋转方向围绕环路移动的光束,其移动距离更长,因此到达探测器所需的时间比另一束光束长。这种时间差导致两束光束之间的相位差。

  光纤陀螺仪的相位差测量精度决定了旋转测量的整体精度。光纤陀螺仪的精度受到多个噪声源的限制,主要影响因素是散粒噪声。光子的量子化产生了散粒噪声。当单个光子通过器件时,其离散性意味着流动不是完全平滑的,从而产生白噪声。虽然可以通过增加功率(光子通过速率)来降低散粒噪声,但功率越大,其他噪声也越大,因此需要进行权衡。

  为了突破散粒噪声的限制,物理学家们在新的研究中使用了两对处于两种模式叠加的纠缠光子,这样纠缠光子就可以在两个方向上有效地穿过环路。纠缠会引起光子的德布罗意波长显著降低,从而实现精度超过散粒噪声极限,同样地超过了使用经典光学方式可能达到的最佳精度。

  目前,由于使用的探测器功率较低,新的光纤陀螺仪还不会对商用(经典)光纤陀螺仪构成威胁。研究人员预计,随着探测器技术的进步和光子源亮度增加,纠缠光子光纤陀螺仪在不久的将来将实现商用。总的来说,物理学家希望目前的结果能代表光纤陀螺仪突破灵敏度终极极限的第一步。

  Fink说:“一个有趣的问题是,除了散粒噪声,噪声源在很大程度上可以通过优化光子态来减少或补偿。对于这些问题的答案,可以在这些影响变得显著时用实验评估其强度。”

  伴随着光导纤维和光纤通信技术发展而出现的光纤传感器,其传感灵敏度要比传统传感器高许多倍,而且它可以在高电压、大噪...

  AMU30由带有三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计、压力传感器和复杂AHRS算法的10自由度IMU....

  本视频主要详细介绍了光纤陀螺仪应用,分别是航海方面的应用、航天及空间方面的应用、军事方面的应用、民用....

  本视频主要详细介绍了光纤陀螺仪性能指标,分别是光纤陀螺仪性能指标、标度因数、随机游走系数、阈值和分辨....

  光纤陀螺即光纤角速度传感器,它是各种光纤传感器中最有希望推广应用的一种。光纤陀螺和环形激光陀螺一样,....

  MEMS陀螺仪即硅微机电陀螺仪,绝大多数的MEMS陀螺仪依赖于相互正交的振动和转动引起的交变科里奥利....

  MEMS陀螺仪也称电子式陀螺仪,就是一块芯片。 Iphone 4上的陀螺仪就是这种,主要作用是在GP....

  光纤陀螺仪(FOG)以前曾经是环形激光陀螺仪(RLG)等其他技术的低成本替代品,现在该技术面临着新的....

  陀螺仪在很多地方都可以看得到。手机、工控装备等,随着物联网技术的发展,它的应用只会越来越多。陀螺仪是....

  请教各位大神,这个陀螺仪如何接线根黄线,每根线对应的如图所示。 我现在是2、3脚另外接稳压...

  动态陀螺寻北仪特点 - 内置三轴光纤陀螺仪和伺服加速度计,可满足高精度动态寻北 - 初次上电对准后可无漂移连续输出...

  Analog Devices, Inc. (ADI),全球领先的高性能信号处理解决方案供应商,最近正....

  光纤陀螺是激光陀螺的一种,是惯性技术和光电子技术紧密结合的产物。它利用Sagnac干涉效应,用光纤构....

  一、简介 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....

上一篇:海能达消防应急通信解决方案守护安全刻不容缓
下一篇:【直降400】Jeep 4G全网通蓝牙智能表NFC游泳运动GPS双星定位快捷
客服QQ: 点击这里
地址:台州市寨金路899号电子时代广场5116室 客服QQ:88888888
Copyright © 2014-2019 广州市芭蕉通信科技有限公司 版权所有   粤ICP备15013029号-1

08980-36524188

服务时间:7X10小时