在航天领域，ESG和静电加速度计也得到了应用。以美国Stanford大学为例，20世纪70年代，该校曾研制成功了高精度的静电加速度计，用于美国海军“子个仪”导航卫星的飞行轨道控制。20世纪80年代，美国宇航局（NASA）委托Stanford大学研制“引力试验"用的ESG,型号为“GP-B”。该项试验的目的是在卫星轨道上验证“义相对论效应”。为此，Stanford大学在“物理与天文学系”“航空航天工程系"等科研力量及具研究成果的基础上，广泛聘请专家，建立了“GP-B"研究所。“GP-B"是一种超低温工作环境下的实心转子ESG。2004年，载有4台“GP-B”型ESG的专用卫星已经发射成功。根据计算，ESG转速衰减50%所需的时问约为4000年，因为转子在超高真牢的环境中旋转，气体阻力所产生的力矩可以忽略不计。这样，在启动时施加旋转力矩之后，ESG可以保持长时间工作，不需要继续施加旋转力矩。因此，ESG的功耗很小，在失重的工作环境中，ESG的精度很高。这些优点是其他类型高精度陀螺仪很难具有的。因此，展望未来，在卫星和航天飞行器中，ES和静电加速度计具有良好的应用前景。1.9挠性陀螺仪1963年，美国E.W.Howe提山了“动力调谐陀螺仪”（Dynamicallyluninggyro,DIG)的结构。在DrGt，采用挠性接头来驱动陀螺转子，同时，挠件接头也取代了陀螺支架环及其精密轴承。在我国，ITG被称为“挠性陀螺仪”。DIG是种“十式”的二自由度的陀螺仪。IDIG不需要浮液，也不需要溢度控制系统，和液浮陀螺仪相比较，在启动时间和价格等方面都具有优势，因而在飞机和战术导弹的平台式INS中得到了大量应用，取代了液浮陀螺平台式飞机INS。例如，美国1LiLon公司生产的“I.TN-72R”型TDTG平台式飞机INS。在该系统，采用了“G-2"型DIG，其性能如下。（1）零点偏移的逐日重复性：0.01（°）/h；·25PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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（2）随机漂移速度：-0.003（）/h。值得指出，受到DIG性支承结构的启发，国外许多公司最消了传统的“转子式”陀螺仪结构，来用了“振动式”陀螺仪的绪构，研究并开发了以下多种不同类型的产品：（1）半球谐振陀螺仪（Hemisphereresonantgyro,HRG)；（2）石英音叉式振动陀螺仪（Quartzvibrauiongyro，QVG）；(3）微机电系统（Microclectro-mechanicalsystem，MEMS）陀螺仪等。在上述振动式陀螺仪中，HRG目前达到了导航级的精度。由于价格较贵，HRG只是在特定的载体上得到了应用。QVG和MEMS陀螺仪达到了中等精度（1（）/h）。由于它们的价格较低，在和“卫星定位系统”等组合之后，满足了多种载体的精度要求，因而得到了广泛应用。应当指出，MEMS陀螺仪充分利用了大规模集成电路的材料和.T艺无疑具有广阔的发展前景。因此，世界各国目前十分重视提高MEMS陀螺仪精度的研究。1.10激光陀螺仪1913年，法国物理学家G.Sagnac采用环形光路建立.的干涉仪首次测量了地球的自转角速度。这实验被称为“Sagnac效应”。1960年，美国Hughes研究实验室的T.H.Maiman首次研制成功了“红宝石激光器”。同年，美国Bell电话公司实验案的A.Javan等人研制成功了波长为1.15um的“氨氯气体激光器”，一年之后他们把波长改为633nm。在精密计让量领域，波长为633nm的氨氛激光器得到了广泛应用。1963年，采用波长为633nm的氮氯激光器，美国Sperry公可首先研制成功了环形光路激光器的实验装置，取名为“激光陀螺仪”（RingLaserGyro,RLG)。在本的第9章中将进行详细介绍。在RLG中，顺、逆时针方向光束在腔内都将谐振。在转动的载体上，双间光束的谐振频率不相等。它们的频率差（拍频信孕）与载体的角速度成正比。双向光束在合光后将产生干涉条纹。采用两只探测器.26:PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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可以把十涉条纹转换为相应的电脉冲信号，构成RLG的数字式脉冲读出信号。RLG的难点在于如何减小“闭锁阅值”（Lock-inthreshold），闭锁阅值产生的机理是双问光束在能量上互相耦合，前下扰光能的来源则是反射镜的“背向散射”现象。因此，高反射率的反射镜成为RLG的关键元件。与此同时，为了消除残余闭锁阈值对RIG造成的闭锁现象，需要采用偏频装置，例如，“机械抖动”偏频装置等。1978年，Honeywell公司研制成功了GG1342型RIG及其SINS，图1-10和图1-11分别为GG-1342型RLG的光路和外形图。合光镜探测器非射镜阴板图1-10Honeywell公司（GG-1342型RIG的光路图需要着重指山，除广“反射镜”和偏频装置”之外，保证RLG达到导航级精度的第三项必要技术措施足：环形腔内“光束儿何位置的闭环控制系统”。为此，Honcywell公司中报了专利。在GG-1342型RIG中，1述三项技术措施保证了RLG的精度。1978年，由GG-1342组成的SINS在比航飞机上首先得到了大量应27PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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图-Hoyu公司GG-1342蛋RLG的外形图用，医步取代了此前所采用的减孕陀螺和生陀螺平台式飞机INS，开创了光学陀焊导航的新时代。随着计算机技术的发展，人门企图采用液浮（或晓性）陀房仅来建立捷联式INS，在角速度较大的载体上，领定筑浮（或挑性）陀螺转子的控制力矩过大，导致陀爆仅的精度下降，因而在高动态的载体上很难得到应用。除了GG-1342型RLG之外，美国Litton采用了“磁光效应“的信频装置，研究和开发了相应的RLG产品，取名为"零闭锁RLG（ZeTOlock-inRyro，ZLG)。由于在ZLG的环形腔内增加了Faraday室“等光学零件，环形腔的品质因数特受到负面影响。在发展RLG方面，各国报据本国的条件形成了自已的特色，在德国航空与航天研究院（DLR）的飞行制导研究所D，RLC的研究工作重点为：（1）友射镜的工艺和检测仅器：（2）环形腔内光束几何位置的闭环控制系统，包括控制镜面位置的“压电陶瓷执行元件”为此，他们设计了专用的RLG实验装置，其中的光管可以拆卸。通过实验研究，他们得到的结论如下！中19年，DR飞行制导班充所普相德国国家科学技木柜的团G醉制计划。28PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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“在一角形的环形腔中，必须同时调整腔内两块反射镜的“角度”和“位移（指球面镜的平移），改变反射镜上背向散射光束的方向，使得各个反射镜背向散射光束叠加在起的向量之和”达到最小值。”不音而喻，引人“光束儿何位置的闭环控制系统”不仅可以减小RLG的闭锁阐值，同时还可以降低坏形腔体的加工精度要求。苏联“1olyus”研究所和莫斯科包曼技术大学合作研究和开发了“KM-11"型棱镜式RLG。在KM-11中，采用棱镜取代了高反射率的平面镜和球面镜，从而回避了蒸镀高反射率膜层这一工艺上的难题。来用KM一1I的飞机SINS通过了苏联国家级的产品鉴定，成为批量牛产的产品，其型号为*I-42-1S”。尽RLG具有很多优点，由于它采用分立的光学元件，组装工艺比较复杂。生产经验表明，批量牛产中的优质品百分比较低，因而，高精度RLG的价格较高。随若光电子集成系统（Microoplo-elecuro-rmne-chanicalsystemgyro，MOEMS)技术和光纤通信技术的迅猛发展，出现了模块化(Modlular）的十涉型光纤陀螺仪。1.11光纤陀螺仪1976年，V.Vali和R.W.Shorthill在“光纤环形干涉仪”的论文中提出了下涉型光学陀螺仪的总体方案。从原理上说，可以利用光纤线圈构成Sagnac效应的敏感环，通过测量顺，逆时钊光束之间的相位差，得到载体的角速度信号。这种光学陀螺仪被称为“下涉型光纤陀螺仪"(Interfercntial fiber optical gyro,IFOG)。1981年,Stanford人学的H.J.Shaw和H.C.Lefevre等人在世界上首次研制成功了“全光红的IFOG”（图1－12）。在IFOG的原理样机中，为厂检测模拟量的Sagnac:相移（Phaseshift）信号，必须采用“调制”与“解调”的读出电路。当时，他们来用了“压电陶瓷管”的机械式相位调制器（Phasemodulalor）。IFOX本身是开环测量的信号传感器。在载体角速度为0.1（°）/h①1991什以来，作者曾多次参观俄国生产校镜式RLG公司的车间和实验室。.29.PDF文件使用“pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn
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