人造飞船和航天飞机在太空中还需要陀螺仪作为方向稳定仪吗？科普800字左右
现代光纤陀螺包括干涉型陀螺和谐振型陀螺，这两种陀螺都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在环形通道中传播时，如果环形通道本身具有旋转速度，那么光束在通道旋转方向上的传播时间要比在相反方向上的传播时间长。也就是说，当光学回路旋转时，光学回路的光路会相对于静止时回路的光路在不同的方向上发生变化。利用这种光路的变化，如果通过在不同方向上前进的光之间的干涉来测量环路的旋转速度，则可以制造干涉型光纤陀螺仪。如果利用这种光程的变化，即通过调节光纤环路中光的谐振频率，然后测量环路的转速来实现环路中循环光之间的干涉，就可以制造出谐振式光纤陀螺。从这个简单的介绍可以看出，干涉型陀螺仪的光程差较小，所以它要求的光源可以有较大的光谱宽度，而谐振型陀螺仪的光程差较大，所以它要求的光源必须具有良好的单色性。自20世纪70年代以来，现代陀螺仪的发展进入了一个新阶段。1976等人提出了现代光纤陀螺的基本思想。80年代以后，现代光纤陀螺发展非常迅速，与此同时，激光谐振陀螺也有了很大发展。由于光纤陀螺具有结构紧凑、灵敏度高、操作简便等优点，在许多领域已经完全取代了机械式传统陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。伴随着光纤陀螺的发展，不仅有环形激光陀螺，还有现代集成振动陀螺，集成度更高，体积更小，也是现代陀螺的一个重要发展方向。
编辑此段落分类
现代光纤陀螺包括干涉型陀螺和谐振型陀螺，这两种陀螺都是根据塞格尼克的理论发展起来的。塞格尼克理论的要点是这样的:当光束在环形通道中传播时，如果环形通道本身具有旋转速度，那么光束在通道旋转方向上的传播时间要比在相反方向上的传播时间长。也就是说，当光学回路旋转时，光学回路的光路会相对于静止时回路的光路在不同的方向上发生变化。利用这种光路的变化，如果通过在不同方向上前进的光之间的干涉来测量环路的旋转速度，则可以制造干涉型光纤陀螺仪。如果利用这种光程的变化，即通过调节光纤环路中光的谐振频率，然后测量环路的转速来实现环路中循环光之间的干涉，就可以制造出谐振式光纤陀螺。从这个简单的介绍可以看出，干涉型陀螺仪的光程差较小，所以它要求的光源可以有较大的光谱宽度，而谐振型陀螺仪的光程差较大，所以它要求的光源必须具有良好的单色性。
编辑本段的原则
陀螺仪基本上是利用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质制成的定向仪器。但它必须旋转得足够快，或者惯性足够大(也就是角动量足够大)。否则，只要很小的扭矩，就会严重影响其稳定性。就像在第四页的活动中，我们可以很容易地改变旋转轮轴的方向。所以安装在飞机和导弹上的陀螺仪是保持它们高速旋转的内在动力。
编辑此段落的目的
陀螺仪通常安装在车辆或运载工具上，如飞机、飞船、导弹、卫星、潜艇等。，可以确定东西南北方向。它是航空、航海和航天导航系统中判断方位的主要依据。这是因为在高速旋转下，陀螺仪的转轴稳定地指向一个固定的方向。将这个方向与飞机的轴线进行比较后，就可以准确地得出飞机的正确方向。指南针不能代替陀螺仪，因为指南针只能确定平面的方向；另一方面，陀螺仪比传统罗盘更方便，因为传统罗盘是靠地球磁场定向的，所以会受到矿物分布的干扰，比如飞机机身或船体中的含铁物质；另一方面，地理北极和地磁北极在极点上会有很大的偏差，所以目前在航空和航海中已经将陀螺仪和卫星导航系统作为定向的主要仪器。
编辑这段激光陀螺
原则
激光陀螺的原理是利用光程差测量旋转角速度(Sagnac效应)。在闭合光路中，从同一光源发出的顺时针和逆时针方向的两束光相互干涉，通过检测相位差或干涉条纹的变化，可以测量闭合光路的旋转角速度。激光陀螺的基本元件是环形激光器。环形激光器由一个三角形或正方形应时制成的闭合光路组成，有一个或几个充有混合气体(氦氖气体)的管子，两个不透明的反射镜和一个半透明的反射镜。混合气体由高频电源或DC电源激发产生单色激光。为了维持环的谐振，环的周长应该是光波波长的整数倍。利用半透半反镜将激光导出环路，两束反方向传输的激光通过反射镜相互干涉，通过光电探测器和电路输入一个角度与输出角度相当的数字信号。穿过右边
示意图更容易理解。激光陀螺需要突破的主要技术原理是漂移、噪声和锁定阈值。
激光陀螺的漂移
激光陀螺的漂移表现为零偏的不稳定性，主要误差来源有:谐振光路的折射率各向异性、激光管中He-Ne等离子体的流动、介质扩散的各向异性等。
激光陀螺的噪声
激光陀螺的噪声表现在角速度测量上。噪声主要来自两个方面:一个是激光介质的自发辐射，这是激光陀螺噪声的量子极限。第二，机械抖动是目前大多数激光陀螺采用的偏频技术。当抖动运动改变方向时，抖动角速率较低，短时间内低于锁定阈值，会造成输入信号的泄漏和输出信号相位角的随机变化。
激光陀螺的锁定阈值
锁定阈值会影响激光陀螺标度因数的线性度和稳定性。锁定阈值取决于谐振光路中的损耗，主要是反射镜的损耗。激光陀螺是在光学干涉原理基础上发展起来的一种新型导航仪器，已成为新一代捷联惯性导航系统的理想主要部件，用于对设想的物体进行精确定位。应时挠性摆式加速度计是由熔融应时制成的敏感元件。柔性摆结构配备有反馈放大器和温度传感器，以测量沿载体轴线的线性加速度。光纤陀螺三轴惯性测量单元由三个光纤陀螺和三个应时挠性摆式加速度计组成，可实时输出载体的角速度、线加速度和线速度数据，具有对准、导航、航向姿态参考等多种工作模式，用于运动载体的组合导航定位，为随动天线的机械控制装置提供精确数据。主要性能:加表精度为1×10-4g；光纤陀螺的精度(漂移稳定度)≤1°/h；刻度固定的线性度≤5×10-4。1960年世界上首次出现激光。从65438年到0962年，美国、英国、法国和前苏联几乎同时开始研制一种激光作为测向仪，被称为激光陀螺。激光陀螺的原理是利用光程差测量旋转角速度(Sagnac效应)。在闭合光路中，从同一个光源发出的顺时针和逆时针方向的两束光相互干涉，通过检测相位差或干涉条纹的变化，可以测得闭合光路的旋转角速度。激光陀螺的基本元件是环形激光器，由一个三角形或正方形的应时构成的闭合光路，一个或几个充有混合气体(He-Ne气体)的管子，两个不透明的反射镜和一个半透明的反射镜组成。混合气体由高频电源或DC电源激发产生单色激光。为了维持环的谐振，环的周长应该是光波波长的整数倍。利用半透半反镜将激光导出环路，两束反向传输的激光束经反射镜干涉，通过光电探测器和电路输入与输出角度成正比的数字信号。【相关技术】控制技术；测量技术；半导体技术；微电子技术；计算机技术
编辑这一段的技术困难
激光陀螺需要突破的主要技术是漂移、噪声和锁定阈值。
激光陀螺的漂移
激光陀螺的漂移表现为零偏的不稳定性，主要误差来源有:谐振光路的折射率各向异性、激光管中He-Ne等离子体的流动、介质扩散的各向异性等。
激光陀螺的噪声
激光陀螺的噪声表现在角速度测量上。噪声主要来自两个方面:一个是激光介质的自发辐射，这是激光陀螺噪声的量子极限。第二，机械抖动是目前大部分激光陀螺采用的偏频技术。当抖动运动改变方向时，抖动角速率较低，短时间内低于锁定阈值，会造成输入信号的泄漏和输出信号相位角的随机变化。
激光陀螺的锁定阈值
锁定阈值会影响激光陀螺标度因数的线性度和稳定性。锁定阈值取决于谐振光路中的损耗，主要是反射镜的损耗。
编辑此外国概述。
1963年，sperry公司首次制作了激光陀螺实验装置。从65438年到0966年，美国霍尼韦尔公司开始使用应时作为谐振腔，并开发了交变机械抖动的频率偏移方法，使这一技术的使用成为可能。1972年，霍尼韦尔公司研制出GG-1300激光陀螺仪。1974年，美国国防部命令海军和空军共同制定研究计划，在1975年的战术飞机上和1976年的战术导弹上试验成功。自上世纪80年代以来，美国空军表示将把激光陀螺坚定地应用于空军系统，并与麦克唐纳·道格拉斯公司签订了两份合同，实施一项名为“集成惯性参考模块”的研究计划，其内容是利用激光陀螺开发一种双箱模块传感器系统。海军还计划在80年代在舰载机上使用激光陀螺惯性导航系统，称为CA1NS1。陆军准备在陆军飞机的定位/导航、监视/侦察、火力控制和飞行控制系统中使用激光陀螺。美国在1985年提出战略防御计划(SDI)后，激光技术在军事系统和太空武器中的应用备受关注。根据SDI预算，1985财年在该领域的投资为104亿美元，其中大部分用于开展激光实验，包括激光陀螺的研制。20世纪90年代，根据先进巡航导弹和战术飞机导航的要求，美国对激光陀螺(SPS)的捷联性能进行了研究。麦克唐纳·道格拉斯被选为SPS的主承包商，随后是霍尼韦尔、利顿、罗克韦尔、辛格·基尔福德等公司。国外激光陀螺的研究单位很多，其中美国和法国发展水平较高，此外还有俄罗斯、德国等国。1.美国激光陀螺仪的制造商有霍尼韦尔、利顿和斯佩里。(1)霍尼韦尔理想的战术惯性器件必须具有成本低、体积小、重量轻、坚固等特点。霍尼韦尔的GG1308和GG1320就是为此开发的最新产品。公司采用的关键技术有:1)输出信号细分技术在提高精度，在小型化RLG中保持所需的分辨率。提高抖动偏频的频率来提高RLG的采样频率。小型化RLG惯性小，谐振频率高，在抖动偏频器的设计中可以提高频率。因此，可以提高RLG的采样频率和捷联惯导系统的计算频率，有利于保证捷联惯导系统的精度。2)在降低成本方面，采用玻璃烧结工艺密封反射镜和电极。BK-7光学玻璃用于替代零膨胀系数的材料，如Zerodur。因此，需要建立光波在谐振器中谐振的条件，并补偿温度误差。一个由GG1308组成的惯性导航系统是HGl500-IMU。GG1320组成的惯性导航系统是H-764C。(2)在单轴RLG的基础上，Kilford公司开发了微型三轴激光陀螺仪MRLG，以满足小型卫星和航天器的需要。该公司使用力反馈加速度计和MRLG组成惯性测量单元IMU。这种惯性导航系统也可以用于战术武器，包括鱼雷。2.法国的激光陀螺和系统技术实力雄厚。法国SWXTANT公司和SAGEM公司都是在20世纪70年代开始研究激光陀螺技术的，目前已经形成了不同尺寸和精度的激光陀螺。(1)六分仪公司六分仪公司在1972年开始研究激光陀螺仪。六分仪激光陀螺仪首次用于美洲虎直升机飞行是在1979年。1981年33cm激光陀螺在ANS超音速导弹项目中中标，1987年首次用于阿丽亚娜4火箭飞行，1990年六分仪公司在法国未来战略导弹项目中中标。(2)萨基姆公司萨基姆公司从1977开始研究环形激光陀螺。1987组装了第一台原型机GLS32。技术成熟后，主要生产航空兵和潜艇用捷联惯导系统。GLC16样机组装于1987，主要用于直升机和小型运载火箭的捷联惯导系统。
编辑这段的影响
惯性器件作为飞机惯性导航系统的核心，在国防科技和国民经济的许多领域发挥着非常重要的作用。激光陀螺仪解决锁定问题花了很长时间和大量投资。直到20世纪80年代初，才开发出飞机导航仪器，随后迅速应用于飞机和直升机，取代动力调谐陀螺仪，集成机械陀螺仪。目前已广泛应用于导航、雷达、制导等领域。