光與精密的交響：解碼ARHS系列陀螺儀Y波導(dǎo)與光纖環(huán)圈的閉環(huán)

來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2025-08-14

在船舶劃破迷霧精確導(dǎo)航、車輛穿越復(fù)雜路況穩(wěn)健前行、隧道在地下深處穩(wěn)步延伸的背后，上海艾默優(yōu)科技有限公司的 ARHS 系列陀螺儀扮演著至關(guān)重要的角色。作為高性能、高精度的慣性測(cè)量設(shè)備，它憑借全數(shù)字保偏閉環(huán)光纖陀螺儀技術(shù)，突破傳統(tǒng)機(jī)械陀螺儀的局限。而在這一技術(shù)中，Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈堪稱主要 “密碼”，它們相互協(xié)作，譜寫著全數(shù)字閉環(huán)的精密傳奇。

ARHS 系列陀螺儀的全數(shù)字保偏閉環(huán)光纖陀螺儀，以全固態(tài)結(jié)構(gòu)顛覆傳統(tǒng)，無(wú)旋轉(zhuǎn)和摩擦部件，具備精度高、壽命長(zhǎng)等明顯優(yōu)勢(shì)。這一切優(yōu)異性能的實(shí)現(xiàn)，Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈功不可沒(méi)。光纖陀螺儀基于 Sagnac 理論，通過(guò)檢測(cè)光路旋轉(zhuǎn)時(shí)不同方向光程變化帶來(lái)的相位差，從而計(jì)算出旋轉(zhuǎn)角速度。而 Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈，正是構(gòu)建這一精密光路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。

Y 波導(dǎo)在 ARHS 系列陀螺儀中，如同光路的 “智能指揮官”。它由鈮酸鋰等材料制成，具備獨(dú)特的光學(xué)特性。從功能上看，Y 波導(dǎo)承擔(dān)著分束、合束以及相位調(diào)制的重要任務(wù)。光源（SLD）發(fā)射出的激光，經(jīng)過(guò)耦合器傳輸至 Y 波導(dǎo)后，Y 波導(dǎo)將激光一分為二，形成沿光纖環(huán)圈順時(shí)針和逆時(shí)針傳播的兩束光。在光的傳播過(guò)程中，Y 波導(dǎo)還能根據(jù)系統(tǒng)需求，對(duì)光信號(hào)進(jìn)行精確的相位調(diào)制，為后續(xù)檢測(cè)兩條光路的相位差奠定基礎(chǔ)。這種精確的分束與調(diào)制能力，確保了光信號(hào)在光纖環(huán)圈中能夠按照既定規(guī)則傳播，為測(cè)量的準(zhǔn)確性提供了有力保障。

光纖環(huán)圈則是 ARHS 系列陀螺儀中的 “主要戰(zhàn)場(chǎng)”。它由高保偏光纖纏繞而成，光纖的長(zhǎng)度和纏繞工藝直接影響著陀螺儀的性能。根據(jù) Sagnac 理論，光纖環(huán)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)使順時(shí)針和逆時(shí)針傳播的兩束光產(chǎn)生光程差。光纖環(huán)圈的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，相同角速度下產(chǎn)生的光程差就越大，測(cè)量的靈敏度也就越高。上海艾默優(yōu)科技有限公司在光纖環(huán)圈的制造上精益求精，采用先進(jìn)的纏繞技術(shù)和品質(zhì)高的保偏光纖，嚴(yán)格控制光纖的應(yīng)力分布和幾何形狀，較大程度減少外界因素對(duì)光信號(hào)傳播的干擾。這使得光纖環(huán)圈能夠精確捕捉到極其微小的角速度變化，哪怕是載體的輕微轉(zhuǎn)動(dòng)，都能轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)的光程差信號(hào)。

Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈緊密配合，共同構(gòu)建起全數(shù)字閉環(huán)系統(tǒng)。兩束在光纖環(huán)圈中傳播的光，攜帶了載體的角運(yùn)動(dòng)信息，回到 Y 波導(dǎo)進(jìn)行合束。探測(cè)器（PIN/FET）捕捉合束后的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。電信號(hào)經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換進(jìn)入數(shù)字信號(hào)處理單元，在這里，高精度捷聯(lián)算法模型以及強(qiáng)凝固動(dòng)態(tài)對(duì)準(zhǔn)算法、強(qiáng)耦合組合導(dǎo)航算法等發(fā)揮作用，對(duì)信號(hào)進(jìn)行深度分析和解算，計(jì)算出載體的角速度和姿態(tài)信息。處理后的數(shù)字信號(hào)再通過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換，反饋給 Y 波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的閉環(huán)控制和調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)能夠持續(xù)、精確地測(cè)量載體的角運(yùn)動(dòng)。

此外，ARHS 系列陀螺儀的抗震動(dòng)、抗電磁及密封設(shè)計(jì)，搭配嚴(yán)格的施工工藝，為 Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈提供了穩(wěn)定的工作環(huán)境。在復(fù)雜惡劣的工況下，無(wú)論是船舶航行時(shí)的海浪沖擊，還是隧道挖掘中的機(jī)械震動(dòng)與電磁干擾，Y 波導(dǎo)和光纖環(huán)圈都能穩(wěn)定運(yùn)行，保證測(cè)量的可靠性。

上海艾默優(yōu)科技有限公司的 ARHS 系列陀螺儀，通過(guò) Y 波導(dǎo)與光纖環(huán)圈的精妙設(shè)計(jì)與協(xié)同工作，解開了全數(shù)字閉環(huán)的秘密。它們?nèi)缤艿奈枵撸诠獾氖澜缋镅堇[著精確測(cè)量的傳奇，為船舶導(dǎo)航、車載導(dǎo)航及隧道挖掘等工程領(lǐng)域提供了堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)支撐，也為慣性測(cè)量技術(shù)的發(fā)展開辟了新的道路。