光纖陀螺儀行業(yè)市場調(diào)查及應(yīng)用分析2023

• 黃文玉 2023年10月26日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1357 89
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光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件，由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個方向沿光導(dǎo)纖維傳播。光傳播路徑的不同，決定了敏感元件的角位移。

一、光纖陀螺儀的概念

光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件，由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個方向沿光導(dǎo)纖維傳播。光傳播路徑的不同，決定了敏感元件的角位移?，F(xiàn)代光纖陀螺儀是一種能夠精確地確定運動物體方位的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，航天和國防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對一個國家的工業(yè)，國防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

光纖陀螺儀的分類方式有多種。依照工作原理可分為干涉型、諧振式以及受激布里淵散射光纖陀螺儀三類。其中，干涉型光纖陀螺儀是第一代光纖陀螺儀，它采用多匝光纖線圈來增強(qiáng)薩格納克效應(yīng)，目前應(yīng)用最為廣泛;按電信號處理方式不同可分為開環(huán)光纖陀螺儀和閉環(huán)光纖陀螺儀，一般來說閉環(huán)光纖陀螺儀由于采取了閉環(huán)控制因而擁有更高的精度;按結(jié)構(gòu)又可分為單軸光纖陀螺儀和多軸光線陀螺儀，其中三軸光纖陀螺儀由于具有體積小、可測量空間位置因等優(yōu)點，因而是光纖陀螺儀的一個重要發(fā)展方向。

二、光纖陀螺儀行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)查

傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀，機(jī)械式的陀螺儀對工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的精度受到了很多方面的制約。自從上個世紀(jì)七十年代以來，現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個全新的階段。光纖陀螺儀是以光導(dǎo)纖維線圈為基礎(chǔ)的敏感元件，由激光二極管發(fā)射出的光線朝兩個方向沿光導(dǎo)纖維傳播。光傳播路徑的不同，決定了敏感元件的角位移。光纖陀螺儀與傳統(tǒng)的機(jī)械陀螺儀相比，優(yōu)點是全固態(tài)，沒有旋轉(zhuǎn)部件和摩擦部件，壽命長，動態(tài)范圍大，瞬時啟動，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕。與激光陀螺儀相比，光纖陀螺儀沒有閉鎖問題，也不用在石英塊精密加工出光路，成本相對較低。

光纖陀螺儀的實現(xiàn)主要基于塞格尼克理論：當(dāng)光束在一個環(huán)形的通道中行進(jìn)時，若環(huán)形通道本身具有一個轉(zhuǎn)動速度，那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動方向行進(jìn)所需要的時間要比沿著這個通道轉(zhuǎn)動相反的方向行進(jìn)所需要的時間要多。也就是說當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動時，在不同的行進(jìn)方向上，光學(xué)環(huán)路的光程相對于環(huán)路在靜止時的光程都會產(chǎn)生變化。利用光程的這種變化，檢測出兩條光路的相位差或干涉條紋的變化，就可以測出光路旋轉(zhuǎn)角速度，這便是光纖陀螺儀的工作原理。

慣性導(dǎo)航技術(shù)是軍事領(lǐng)域最重要的核心通用技術(shù)之一，慣性導(dǎo)航的發(fā)展水平直接影響了一個國家武器裝備的先進(jìn)性。我國的慣性導(dǎo)航技術(shù)已有近60年的歷史，經(jīng)歷了從無到有，從弱到強(qiáng)，從落后到先進(jìn)的發(fā)展歷程，據(jù)統(tǒng)計，截至2019年我國慣性導(dǎo)航系統(tǒng)市場規(guī)模達(dá)到173.9億元，同比增長13.4%，預(yù)計到2026年我國慣性導(dǎo)航系統(tǒng)市場規(guī)模將達(dá)到481.7億元。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國光纖陀螺儀行業(yè)市場調(diào)查與投資建議分析報告》顯示：

國外光纖陀螺相關(guān)單位主要有美國DARPA、Draper實驗室、諾格公司、霍尼韋爾公司、KVH公司等，法國薩基姆公司、iXblue公司等，日本三菱精密有限公司，俄羅斯Optolink公司等。自20世紀(jì)70年代發(fā)展至今，光纖陀螺關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。目前，光纖陀螺的精度最高可達(dá)8×10-5°/h。

國內(nèi)從事光纖陀螺研發(fā)生產(chǎn)的單位主要有：北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)、北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中國兵器工業(yè)系統(tǒng)總體部、航天時代電子公司、航天三院33所和中船707所等。國內(nèi)對于光纖陀螺的研究起步相對較晚，雖然發(fā)展較快，但光學(xué)器件的性能差距仍制約了國內(nèi)光纖陀螺產(chǎn)品的技術(shù)水平。

三、光纖陀螺儀行業(yè)應(yīng)用分析

航海方面的應(yīng)用。羅經(jīng)是船舶重要的導(dǎo)航設(shè)備，主要有磁羅經(jīng)和電羅經(jīng)兩種。隨著光纖陀螺技術(shù)的發(fā)展和商業(yè)化水平的提高，光纖陀螺儀已成為船用通導(dǎo)設(shè)備中的新成員，在商用和軍用船舶及船用設(shè)備中得到應(yīng)用?；诮萋?lián)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的光纖陀螺儀羅經(jīng)其旋轉(zhuǎn)軸與船舶坐標(biāo)系的三個軸相對應(yīng)，它不僅可以作為高精度航向的信息源,實現(xiàn)自動找北、指北，而且還可以得出航向回轉(zhuǎn)速率、橫、縱搖角度和航向的旋轉(zhuǎn)速率等可靠數(shù)據(jù)，進(jìn)一步推動船舶的自動化發(fā)展，保證了船舶的操縱效果和保證航行安全。

航天及空間方面的應(yīng)用。在航天和空間應(yīng)用方面一般都采用高精度的干涉型光纖陀螺。IFOG為主要慣性元件的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng),可為飛機(jī)提供三維角速度、位置以及攻角和側(cè)滑角，實現(xiàn)火箭升空發(fā)射的跟蹤和測定，也可用于空間飛行器穩(wěn)定、攝影/測繪、姿態(tài)測量控制、運動補(bǔ)償、EO/FLIR穩(wěn)定、導(dǎo)航及飛控等，其中高精度、可靠性高的光纖陀螺與GPS組合定姿已成為國內(nèi)外航天器定姿系統(tǒng)的典型構(gòu)型。

民用方面的應(yīng)用。在民用領(lǐng)域主要側(cè)重于中低精度光纖陀螺的應(yīng)用，主要應(yīng)用有：地面車輛的自動導(dǎo)航、定位定向、車輛控制;對農(nóng)用飛機(jī)姿態(tài)控制，進(jìn)行播種、噴灑農(nóng)藥;在地下工程維護(hù)中,尋找損壞的電力線、管道和通信光(電)纜位置的定位工具和搶救工具;用于大地測量、礦物勘采、石油勘察、石油鉆井導(dǎo)向、隧道施工等的定位和路徑勘測，以及利用光纖陀螺轉(zhuǎn)動角和線位移實現(xiàn)大壩測斜等。

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  2022-2027年中國光纖陀螺儀行業(yè)市場調(diào)查與投資建議分析報告

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