下载文档原格式
北航基础物理实验研究性报告全息照相与全息干涉法实验误差分析与相关改进摘要：全息摄影亦称：“全息照相”，一种利用波的干涉记录被摄物体反射（或透射）光波中信息（振幅、相位）的照相技术。
全息摄影是通过一束参考光和被摄物体上反射的光叠加在感光片上产生干涉条纹而成。
全息摄影不仅记录被摄物体反射光波的振幅（强度），而且还记录反射光波的相对相位。
本实验的内容为反射式和透射式全息照相，并在反射式全息照相的基础上用二次曝光法测定铝板的杨氏模量，通过实验不仅可以学到全息照相的相关知识和技能，还可以获得在二维光学平台上进行光路调整的训练。
通过实验及相关分析，对全息照相与全息干涉法实验中的误差进行分析并做出相关改进。
关键词：全息照相反射式全息透视式全息两次曝光法1. 实验要求1.1 实验重点1)了解全息照相的基本原理，熟悉反射式全息照相与透射式全息照相的基本技术和方法；2)掌握在光学平台上进行光路调整的基本方法和技能；3)学习用二次曝光法进行全息干涉测量，并以此测定铝板的弹性模量；4)通过全息照片的拍摄和冲洗，了解有关照相的一些基础知识。
1.2 实验原理1.2.1 全息照相全息照相所记录和再现的是包括物光波前的振幅和位相在内的全部信息。
但是，感光乳胶和一切光敏元件都只对光强敏感，不能直接记录相位，从而借助一束相干参考光，通过拍摄物光和参考光之间的干涉条纹，间接记录下物光的振幅和位相信息，然后使照明光按一定方向照射到全息图上，通过全息图的衍射再现物光波前，这时人眼便能看到物体的立体像。
根据记录光路的不同，全息照相又分为透射式全息和反射式全息，若物光和参考光位于记录介质（干板）的同侧，则称为透射全息；若物光和参考光位于记录介质的异侧，则称为反射全息。
（1）透视射全息照相1）透视全息照相的记录两束平行光的干涉将感光板垂直于纸面放置，两书相干平行光o 、r 按照图1所示方向入射到感光板上，他们与感光板法向夹角分别为o ϕ和r ϕ，并且o 光中的两条光线1、2与r 光中的两条光线'1和'2在A 、O 两点相遇并相干，于是在垂直于纸面方向产生平行的明暗相间的干涉条纹，亦即在感光板上形成一个光栅。
北航基础物理研究性报告讲解北航基础物理实验研究性报告1051 电位差计及其应用140221班2015-12-13第一作者:邓旭锋14021014第二作者:吴聪14021011目录1.引言 (4)2.实验原理 (5)2.1补偿原理 (5)2.2 UJ25型电位差计 (8)3.实验仪器 (10)4.实验步骤 (10)4.1自组电位差计 (10)4.2 UJ25型箱式电位差计 (11)5.实验数据处理 (12)5.1 实际测量Ex的大小 (13)5.2 不确定度的计算 (13)5.3 测量结果最终表述 (14)5.4 实验误差分析 (14)6.实验改进与意见 (14)6.1 实验器材的改进 (8)6.2 实验方法改进 (10)6.3 实验内容的改进 (10)7.实验感想与体会 (21)【参考文献】 (24)摘要:将电位差计实验中的补偿法原理应用于电学物理量的测量中，该方法可以用来精确测量电流、电阻、电压等电学量，也可以利用电位差计，获得比较精确的二极管伏安特性曲线可以避免了因电表的内阻而引起的测量误差。
利用实验室现有仪器设计了一些切实可行的新实验。
关键字：电位差计；补偿法；UJ23型电位差计；电阻；系统误差。
1.引言电位差计是电压补偿原理应用的典型范例，它是利用电压补偿原理使电位差计变成一内阻无穷大的电压表，用于精密测量电势差或者电压。
同理，利用电流补偿原理也可以制作一内阻为零的电流表，用于电流的精密测量。
电位差计的测量精确度高，且避免了测量的接入误差，但它的操作比较复杂，也不易实现测量的自动化。
在数字仪表迅速发展的今天，电压测量已逐步被数字电压表所代替，后者因为内阻高（一般可达106～107Ω),自动化测量容易，得到了广泛的应用。
尽管如此，电位差计作为补偿法的典型应用，在电学实验中仍然有重要的训练价值。
此外，直流比较式电位差计仍是目前准确度最高的电压测量仪表，在数字电压表及其他精密电压测量仪表的检定中，常作为标准仪器使用。
本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==北航实验研究报告篇一：北航物理实验研究性报告北航物理实验研究性报告专题: 拉伸法测钢丝弹性模型扭摆法测定转动惯量第一作者：唐秋雨学号：第二作者：张文学号：第三作者：卢浩文学号：班级：目录···································· 2 摘要··························· 错误！未定义书签。
12 实验目的······················· 错误！未定义书签。
实验原理······················· 错误！未定义书签。
北航物理实验报告北航物理实验报告引言：物理实验是理论与实践相结合的重要环节，通过实验可以验证理论的正确性，培养学生的实验操作能力和科学精神。
本次实验旨在通过实验操作和数据分析，探究物理现象并得出结论。
实验一：测量重力加速度实验目的：通过自由落体实验测量地球上的重力加速度。
实验步骤：1. 准备一根直线垂直的竖直导轨，将导轨固定在实验台上。
2. 在导轨上设置一个可移动的传感器，用于测量小球自由落体的时间。
3. 在导轨上放置一个小球，使其从静止位置自由下落，并记录下小球经过传感器的时间。
4. 重复实验多次，取平均值计算重力加速度。
实验结果与分析：根据实验数据计算得出的重力加速度为9.81 m/s²，与理论值相符合。
实验误差主要来自于实验仪器的精度和实验操作的不确定性。
实验二：测量光的折射率实验目的：通过测量光的折射率，验证光在不同介质中传播时的折射定律。
实验步骤：1. 准备一个透明的玻璃棱镜和一束光源。
2. 将玻璃棱镜放在光源前方，观察光线经过棱镜后的折射现象。
3. 测量入射角和折射角，并计算折射率。
4. 重复实验多次，取平均值计算折射率。
实验结果与分析：根据实验数据计算得出的折射率与理论值相符合，验证了光的折射定律。
实验误差主要来自于测量角度的精度和光线的衍射现象。
实验三：测量电阻的变化实验目的：通过测量电阻的变化，研究电阻与导线长度、截面积之间的关系。
实验步骤：1. 准备一根导线，测量其长度和截面积。
2. 将导线接入电路中，通过电流表和电压表测量电流和电压。
3. 改变导线长度或截面积，重新测量电流和电压。
4. 计算电阻，并绘制电阻与导线长度、截面积的关系曲线。
实验结果与分析：根据实验数据绘制的曲线表明，电阻与导线长度成正比，与导线截面积成反比。
这符合欧姆定律和电阻公式的预期结果。
实验误差主要来自于测量仪器的精度和导线材料的不均匀性。
结论：通过以上实验，我们验证了自由落体实验中的重力加速度、光的折射定律以及电阻与导线长度、截面积之间的关系。
北航的物理实验报告实验目的本次实验旨在通过实际操作，探究物理原理，并加深学生对电磁场与电磁波的理解，提高实验能力和科学研究能力。
实验器材- 恒定电流源- 直流电动机模型- 磁力计- 电阻丝- 电池组- 石英钟情- 计时器- 导线- 电池板- 平行板电容器- 电容计实验原理实验基于安培定律和法拉第定律，通过改变电流和导线的位置，使用磁力计测量磁感应强度，从而验证电流对磁场的影响关系以及电流的磁场特性。
实验步骤1. 将直流电动机模型连上恒定电流源，并使电动机转动起来，观察电动机中的磁铁与磁力计荧光屏幕指针的位移和方向。
2. 将磁感应强度记录下来，并更改电流值，记录相应的数据。
3. 张贴带电阻丝的电池板，通过改变电流并调整丝线位置，观察炽热丝线形成的荧光轨迹。
4. 构建平行板电容器，在电容计的帮助下，记录电容器中充电过程中的电压和电流数据。
实验结果与分析通过对实验数据的整理，我们得出以下结论：1. 改变电流，磁感应强度也随之改变，验证了安培定律的正确性。
2. 在电动机中，电流生成了一个磁场，使得荧光屏幕指针受力从而位移，进一步证明了电流对磁场的影响，即电流的磁场特性。
3. 带电阻丝的电池板表面形成的荧光轨迹，展示了电流通过导线产生的热效应，热效应将导致导线产生热运动并发光。
4. 在平行板电容器中，电容器的充电过程符合带电粒子向着电势差方向移动的趋势，证明了平行板电容器中电场对电荷的作用。
实验结论通过本次实验，我们进一步了解了电磁场与电磁波的相关原理，手动操作加深了对物理知识的理解。
实验结果验证了安培定律、法拉第定律以及电场对电荷的作用，并使我们更加熟悉了电流对磁场的影响。
这对于进一步的物理学研究和应用具有重要意义。
实验心得通过这次实验，我深刻认识到理论知识与实际操作的重要关系。
对于理论知识的深入理解，实践是必不可少的。
通过亲自动手操作，我对电磁场与电磁波的理论知识有了更加深入的了解。
同时，实验中的问题和困难也加深了我对物理知识的思考和研究兴趣。
基于光纤陀螺的深空探测器三轴姿态测量实验研究光纤陀螺是一种基于光学原理的惯性测量设备，具有高精度、快速响应、长寿命等优点，在航天和地质勘探等领域有广泛应用。
深空探测器是一种用于探测太空深处的探测器，对其姿态精确测量是其正常工作的基础。
本文将介绍基于光纤陀螺的深空探测器三轴姿态测量的实验研究。
深空探测器的三轴姿态包括空间姿态的角度和角速度变化情况。
通过测量深空探测器的姿态，可以确定其方向和运动状态，并提供准确的数据支持深空探测任务的执行。
光纤陀螺可以通过测量角速度来估计姿态的变化，在深空探测器上的应用可以提供高精度的姿态测量。
在进行深空探测器的姿态测量实验前，我们需要先进行光纤陀螺的校准。
光纤陀螺的校准是为了消除系统误差，保证测量结果的准确性。
光纤陀螺常用的校准方法包括零偏校准和比例校准。
通过在准确已知的条件下进行校准，在实验过程中可以减少误差的影响，提高测量结果的精度。
在实验中，我们需要搭建一个仿真的深空探测器模型，添加光纤陀螺作为姿态测量传感器。
在测量过程中，深空探测器模型将运动，并通过光纤陀螺测量和记录相应的角速度。
由于深空环境的特殊性，我们可以利用姿态测量的结果，对深空探测器的状态进行实时判断，并进行相应的调整和控制。
在编写程序时，我们需要根据光纤陀螺的参数和特性，设计合适的算法来进行姿态测量。
基于光纤陀螺的三轴姿态测量算法可以通过将光纤陀螺输出的角速度信号积分得到姿态角度的变化。
然后可以通过差分算法对得到的角度变化值进行计算，得到相应的角速度。
实验过程中，需要对光纤陀螺进行采样和数据处理。
光纤陀螺的采样频率和采样位数对姿态测量的精度和响应时间有重要影响。
通常采用高采样率和高精度的数据采集硬件，以确保测量的准确性。
在实验中，我们还可以进行多轴合作测量，通过组合多个光纤陀螺的测量结果，得到更加准确的姿态测量结果。
同时，我们还可以将得到的姿态测量结果与惯性导航系统等其他传感器的结果进行数据融合，进一步提高姿态测量的准确性和可靠性。
University of Science and Technology of China96 Jinzhai Road, Hefei Anhui 230026,The People’s Republic of China陀螺仪实验实验报告李方勇PB05210284 SIST-05010 周五下午第29组2号2006.10.22实验题目陀螺仪实验（演示实验）实验目的1、通过测量角加速度确定陀螺仪的转动惯量；2、通过测量陀螺仪的回转频率和进动频率确定陀螺仪的转动惯量；3、观察和研究陀螺仪的进动频率与回转频率与外力矩的关系。
实验仪器①三轴回转仪；②计数光电门；③光电门用直流稳压电源（5伏）；④陀螺仪平衡物；⑤数字秒表（1/100秒）；⑥底座（2个）；⑦支杆（2个）；⑧砝码50克+10克（4个）；⑨卷尺或直尺。
实验原理1、如图2用重物（砝码）落下的方法来使陀螺仪盘转动，这时陀螺仪盘的角加速度α为：α=dωR/dt=M/IP (1)式中ωR为陀螺仪盘的角速度，IP为陀螺仪盘的转动惯量。
M=F.r为使陀螺仪盘转动的力矩。
由作用和反作用定律，作用力为：F=m(g-a) (2)式中g为重力加速度，a为轨道加速度（或线加速度）轨道加速度与角加速度的关系为：a=2h/tF2；α=a/r (3)式中h为砝码下降的高度，r如图1所示为转轴的半径，tF为下落的时间。
将(2)(3)代入(1)可得：hmgrmrIt PF22222+=(4)测量多组tF和h的值用作图法或最小二乘法拟合数据求出陀螺仪盘的转动惯量。
2、如图3所示安装好陀螺仪，移动平衡物W使陀螺仪AB轴（X轴）在水平位置平衡，用拉线的方法使陀螺仪盘绕X轴转动（尽可能提高转速），此时陀螺仪具有常数的角动量L：L=IP.ωR (5)P P R P P I gr m dt dL I dt dL L dt d ωωϕω**11====PP R t I gr m t 2**41π=当在陀螺仪的另一端挂上砝码m （50g ）时就会产生一个附加的力矩M*，这将使原来的角动量发生改变：dL/dt=M*=m*gr* (6)由于附加的力矩M*的方向垂直于原来的角动量的方向，将使角动量L 变化dL ，由图1可见： dL=Ld ϕ这时陀螺仪不会倾倒，在附加的力矩M*的作用下将会发生进动。
单轴光纤陀螺寻北算法设计与实现在惯性导航领域,相比于传统的机械式陀螺,基于萨格奈克效应的光纤陀螺的灵敏度高、可靠性高、结构设计灵活、重量轻、动态范围大、启动时间短、寿命长、造价低,已然成为了目前主流的惯性器件。
基于单轴光纤陀螺的寻北仪则可以不依赖外部信息,全天候、快速自主地寻找地理真北方向。
与传统寻北仪相比,光纤陀螺寻北仪可以承受更强的冲击与振动。
但在实际使用环境中,人员走动、发动机振动以及阵风等都会对光纤陀螺的输出产生扰动,导致寻北精度下降。
为提高光纤陀螺寻北仪的抗扰能力和寻北精度,论文围绕着光纤陀螺寻北仪的算法设计与实现展开研究。
主要工作如下:首先,对光纤陀螺寻北方案进行了研究。
从理论上详细推导并研究了静态寻北解算方案和动态寻北解算方案,建立了考虑基座倾斜的静态寻北方案模型,并且对二位置寻北方案、四位置寻北方案、多位置寻北方案、动态寻北方案进行了比较。
其次,对光纤陀螺寻北系统的误差进行了研究。
基于倾斜基座下的二位置寻北方案分别推导了安装误差、转位误差、倾斜角测量误差、纬度误差、光纤陀螺随机漂移与寻北误差之间的关系。
然后,对抗扰动算法进行了研究。
针对人员走动、发动机振动、阵风等对光纤陀螺寻北仪产生扰动,使得光纤陀螺数据含有干扰噪声,进而导致寻北精度变差的问题,本文介绍了小波滤波以及小波去噪。
基于小波阈值去噪法提出了一种改进的小波阈值去噪结合加权滤波的方法,对光纤陀螺输出进行去噪,并对此方法进行了仿真验证与实验验证。
最后,提出了光纤陀螺寻北仪总体结构设计方案以及一种分段式寻北方案,并进行了软件硬件的设计和实现。
设计了基于FPGA结合DSP的采集解算硬件模块,编写了与转台通信采集数据并解算的软件部分。
最终进行了八位置的寻北实验,验证了改进的小波阈值去噪结合加权滤波的算法以及分段式寻北方案有利于提高寻北精度。
基础物理实验研究性报告多光束干涉和法布里—珀罗干涉仪Multi-beam interference and Fabry-Perot interferometer目录摘要 (3)Abstract (3)一、实验目的 (4)二、实验原理 (4)2.1多光束干涉原理 (4)2.2多光束干涉条纹的光强分布 (5)2.3 F-P干涉仪的主要参数 (6)三、实验仪器 (7)四、实验主要步骤 (8)4.1操作内容 (8)4.2操作提示 (8)4.3操作注意事项 (10)五、数据处理 (10)5.1钠光波长差的测定 (10)5.1.1原始数据 (10)5.1.2数据处理 (10)5.2验证，测定P1、P2的间距d (11)5.2.1原始数据 (11)5.2.2 验证分析 (12)六、误差分析 (12)七、实验技巧的总结 (13)7.1钠光波长差的测定 (13)7.2验证，测定P1、P2的间距d (13)八、实验探究 (14)8.1对数据处理方法的改进 (14)8.1.1波长的计算公式 (14)8.1.2光波波长不确定度 (15)8.2多光束的干涉规律的推导与讨论 (16)8.2.1多光束的干涉规律的推导 (16)8.2.2结果与讨论 (18)九、实验思考题 (19)十、实验感想与总结 (22)10.1动手能力的提高 (22)10.2自学能力以及预习能力的提高 (22)10.3对物理理论知识认识的升华 (23)参考文献： (23)摘要法布里—珀罗干涉仪简称F-P干涉仪，是利用多光束干涉原理设计的一种干涉仪，本文以“多光束干涉”为内容，先介绍了实验的基本原理、方法与过程，仪器构造和使用方法，而后进行了数据处理与误差分析。
提出了一种新的处理数据的方法，并且对多光束干涉规律进行了推导与讨论。
关键词：F-P干涉仪；多光束干涉；基本原理；干涉规律；AbstractFabry–Pérot interferometer is short for F-P interferometer. It is designed with the theory of Multi-beam interference. This article is based on Multi-beam interference , and introduces the basis theory, methods , process, and the configuration and the usage of the apparatus. Then, it gives one method on data handling. Based on the data in the experiment, it also analyzes the origin of some errors and offers some proposals and comes up with a new method of data handling.At last ,it talks about the theory of Multi-beam interference.Key words:F-P interferometer. Multi-beam interference.basis theory. Law of interference.一、实验目的1.1 了解F-P干涉仪的特点和调节；1.2 F-P干涉仪观察多光束等倾干涉并测定钠双线的波长差和膜厚；1.3巩固一元线性回归方法在数据处理中的应用。
基于单轴光纤陀螺仪的三位置寻北方法研究黄忠伟发布时间：2023-05-14T03:34:04.418Z 来源：《中国科技人才》2023年5期作者：黄忠伟[导读] 光纤陀螺寻北仪与光纤陀螺的测量精度以及光纤陀螺在一个单位值上的取样时间有直接关系。
本文提出一种基于双环单轴光纤陀螺的三位式寻北方案，该方案是基于单环单轴光纤陀螺的双环寻北。
本文首先提出一种新型的单轴双环型光纤陀螺。
其次，以双环单轴光纤陀螺为基础，采用0,90,180度旋转三个方位的寻北法，并给出了该方位的解析。
最后，通过实验来验证本项目提出的理论和方法。
试验证明，与常规的4位单环式单环式陀螺仪2位寻北法和2位正交式单环式陀螺仪2位寻北法相比，该方法的寻北率可提高40.74%、21.95%，在精度、成本等方面均有显著优势。
身份证：33070219831217****摘要：光纤陀螺寻北仪与光纤陀螺的测量精度以及光纤陀螺在一个单位值上的取样时间有直接关系。
本文提出一种基于双环单轴光纤陀螺的三位式寻北方案，该方案是基于单环单轴光纤陀螺的双环寻北。
本文首先提出一种新型的单轴双环型光纤陀螺。
其次，以双环单轴光纤陀螺为基础，采用0,90,180度旋转三个方位的寻北法，并给出了该方位的解析。
最后，通过实验来验证本项目提出的理论和方法。
试验证明，与常规的4位单环式单环式陀螺仪2位寻北法和2位正交式单环式陀螺仪2位寻北法相比，该方法的寻北率可提高40.74%、21.95%，在精度、成本等方面均有显著优势。
关键词：寻北仪；光纤陀螺仪；双环单轴；三位置寻北概述光纤陀螺寻北仪是一种高精度的自主定向惯性导航仪器，通过测量载体不同轴向的地球自转速度，利用该方法进行反演，可以得到较好的结果。
当前，光纤陀螺（以单轴为基础）的寻北算法主要有2个地点寻北、4个地点寻北、多个地点寻北以及旋转调制等。
在此基础上，为提高光纤陀螺的寻北精度提供了一种新的途径。
最直接有效的方法，是增加光纤环的有效面积，即增加光纤环的直径和长度[1]。
基础物理实验研究性报告光纤陀螺寻北实验The fiber optic gyroscopenorth-seeking experimentAuthor 作者姓名王世豪 Wang ShihaoSchool number 作者学号 10071108Institute所在院系机械工程及自动化学院SMEA Major攻读专业机械制造及自动化mechanical engineering 完成时间：2012年 5月 3 日摘要 (4)Abstract (4)一．实验背景 (5)二．实验原理[1] (6)2.1 光纤陀螺的工作原理 (6)2.1.1 萨格奈克效应 (6)2.1.2 干涉式光纤陀螺的原理 (7)2.1.3 互易性的偏置调制和闭环工作原理 (8)2.2 光纤陀螺寻北仪原理 (9)2.3 四位置法 (10)2.4 多位置法 (10)三．实验仪器 (11)3.1 光纤陀螺 (11)3.2 二自由度转台 (12)3.3 计算机测量软件 (12)四．实验内容 (13)4.1 校正陀螺输出 (13)4.2 利用四位置法寻找地轴北极 (14)4.3 利用多位置法寻找地轴北极 (14)τ∆，求光纤环长度及根据数字相位斜波求陀螺当前的4.4 根据度越时间g输出值 (14)五．实验数据记录及处理 (15)5.1 陀螺输出的校订处理 (15)5.2 利用四位置法处理数据找地理北轴 (15)5.3 利用多位置寻找地轴北极，并用一元线性回归处理数据 (16)5.4 根据度越时间求光纤长度及干涉波相位差 (17)六．误差分析 (18)6.1惯性器件误差[3] (18)6.2测量读数误差 (19)6. 3 使用方法的误差[4] (19)七．实验的创新和改进 (20)7.1实验方法的改进 (20)7.2 实验操作的改进 (22)八．实验感想 (22)参考文献 (23)摘要本文以“光纤陀螺寻北实验”为主要内容，先介绍了实验的基本原理与过程，而后进行数据处理和相关的计算，对试验中的四位置法、多位置法等进行了定量的分析计算，并且分析了不同方法中误差产生的原因，提出了改进方案，对仪器的使用方面也提出了自己的意见。
关键词：光纤陀螺；寻北；四位置法；多位置法；AbstractIn this paper, “Fiber-optic gyro north seeking experiment”, as the main content, first introduced the basic principles and process of the experiment, then data processing and calculation of the quantitative analysis of four locations in the test method, multi-location method and analysis of the causes of error in the different methods proposed improvement program and also put forward their views on the using of the instrument and devices.Keyword: Fiber optic gyroscope; north-seeking; four-location method; multi-position method;一．实验背景力学定律告诉我们，关在一个“黑箱”内的观察者，在匀速直线运动中无法知道他的运动。
但如果这个“黑箱”具有加速度，那么检测其线性加速度或旋转则是可能的，这就是惯性制导和导航的基本原理。
知道了运动体的初始方向和位置，对测量的加速度和旋转速率进行积分就得到运动体的姿态和轨迹。
这种惯性技术完全是自主式的，无需外部基准：不受任何盲区效应或干扰的影响。
50年代以来，这种自主式惯性技术已经成为民用或军用航空、航海和航天系统中的一项关键技术。
惯性技术的发展与陀螺仪的发展密切相关。
陀螺仪作为一种对惯性空间角运动的惯性敏感器，可用于测量运载体姿态角和角速度，是构成惯性系统的基础核心器件。
1913年，萨格奈克论证了运用无运动部件的光学系统同样能够检测相对惯性空间的旋转。
他采用一个环形干涉仪，并证实在两个反向传播的光路中，旋转产生一个相位差。
当然，由于灵敏度非常有限，最初的装置全然不是一个实用的旋转速率传感器。
1962年，Rosenthal提出采用一个环形激光腔增强灵敏度，其中反向传播的两束光波沿着封闭的谐振腔传播多次，以增强萨格奈克效应，此即谐振式光纤陀螺的理论基础。
由于20世纪70年代在对电信应用的低损耗光纤，固态半导体光源和探测器的研发上付出的巨大努力，用多匝光纤线圈代替环形激光器，通过多次循环来增加萨格奈克效应已成为可能，在此背景下出现干涉式光纤陀螺。
而干涉式光纤陀螺的出现为我们的这个实验增加了使用的设备和支持。
二．实验原理[1]2.1 光纤陀螺的工作原理2.1.1 萨格奈克效应光纤陀螺是基于萨格奈克（Sagnac）效应，即当环形干涉仪旋转时，产生一个正比于旋转速率的相位差∆Φ。
萨格奈克的最初装置是由一个准直R光源和一个分束器组成，将输入光分成两束波，在一个由反射镜确定的闭合光路内沿相反方向传播使一个反射镜产生轻微的不对准，获得一个直观的干涉条纹图样；当整个系统旋转时，可观察到条纹图样的横向移动。
条纹的移动对应着两束反相传播光波之间产生的附加相位差∆Φ，与闭合光路围成的面积S有关。
R由左侧图片M可以得知光从0传播到'1M的时候，由于系统也随M，因此这个时候系统旋转的角度为着旋转，则可以知道M1也转到'1∆θ，则可以得知：M M∆θ='01Ω（1）c对这个式子，取近似可以得知：∆θ012sin M M R c cθ≈Ω=Ω （2） 再经过沿多边形光路的一个边上的赛格耐克效应的几何分析可以得知，在用干涉仪测量的时候，这个时间可产生一个相位差： 24R v cωA ∆φ=ω⋅∆τ=Ω （3） 我们便可以通过这个来测量它的相位差。
当干涉仪旋转时，一个在惯性参考系中静止的观察者，看到光从一点进入干涉仪，并以相同的光速沿两个相反的方向传播；但是，经过了光纤环的传输时间后，分束器的位置发生了移动，与旋转同向的光波比反向的光波所经历的路程要长。
这个路程差可以通过干涉法测量。
2.1.2 干涉式光纤陀螺的原理这个实验中使用的是干涉式的光纤陀螺，它是利用无源光纤环来代替萨格奈克干涉仪中的光路部分，此时萨格奈克效应相位差是：2LD R cπ∆φ=Ωλ （4） 这个式子中，λ是真空中的波长，D 为线圈的直径，L=N πD 为光纤的长度，N 为匝数。
当陀螺静止的时候，光探测器输出零偏为地球自转角速度与电路共同引起的偏移，它响应为正弦型光功率：0[1cos()]R P P =+∆φ （5）2.1.3 互易性的偏置调制和闭环工作原理由于互易性原理，两束干涉波收到完全相同的相位调制()m t φ，但不同时，其时延等于度越时间，则传输的时间之差g ∆τ。
这提供了一个相位差的偏置调制：t ()()m m g t t φφτ--∆Φ()= （6）这种方法可以用 一个方波调制产生半个相位差来实现，这两种状态下的调制之差为02sin sin()b R P φ∆φ调制出的偏置信号反馈到信用之中，产生一个附加的反馈相位差FB ∆φ在这种闭环方案中，新的测量信号总是反馈信号FB ∆φ。
旋转速率的测量值变为： 2FB c LDλΩ∆φπ=- （7） 随着数字技术的发展，利用数字方法很容易解决模拟反馈信号的回扫时间问题。
数字相位斜波产生一个持续时间为s ∆φ。
这些相位台阶和复位可以与工作在本征频率上的方波达到调制偏置同步即为右图所示，与旋转引起的赛格耐克相位差： s R ∆φ∆φ=- （8）总上所述，一方面 ，陀螺需要一个偏置调制以使陀螺获得最佳灵敏度；另一方面，又需要施加数字阶梯波使陀螺稳定工作在零位，在实际中，闭环工作的陀螺采用的是将数字阶梯波与调制方波进行数字叠加的方案，这样归一化的信号输出为：0()[1cos()]R R m s P P ∆φ∆φ+∆φ+∆φ=+ （9）总归计算之后可以得知，光功率相应为：0()()sin()2R R R s P P P ∆φ∆φ∆∆φ∆φ+--==+ （10） 2.2 光纤陀螺寻北仪原理光纤陀螺寻北仪原理如右图所示。
地球以恒定的自转角速度0(15()/)e h ω绕地轴旋转。
对于地球上纬度为φ的某点，在该点地球自转的角速率可以分解为两个分量，水平分量，沿地球经线指向地理北极，大小为1cos e e ω=ωϕ；垂直分量，沿地球垂线垂直向上，大小为2sin e e ω=ωϕ。
可以得知，利用惯性技术测量角速度在各方向的分量即可以获得地球上被测点的北向信息，这就是陀螺寻北仪的基本原理。
由实验软件给出的零偏读数：'0cos cos t e ω=ωϕθ+E +ε()+ε(T) （11）其中，e ω是地球自转角速度；ϕ是当地的纬度；θ是陀螺仪与地理北极所成的夹角；E 0是陀螺常值漂移误差；()t ε是采样时刻的陀螺时漂；()T ε是采样时刻的陀螺温漂。
为了保证是实验的精度，我们采用了多位置法来消除误差。
2.3 四位置法四位置法的图像原理如图所示，利用光纤陀螺分别在相隔900的位置上测量其轴向的角速度分量，分别即为1234ω,ω,ω,ω,于是有下面式子：10020003000400cos cos(90)sin cos(180)cos cos(270)sin ω=ωθ+εεωωθεεωθεεωωθεεωθεεωωθεεωθεε+⎫⎪=+++=-++⎪⎬=+++=-++⎪⎪=+++=++⎭（12） 由以上各式可以得出：42132sin 2cos ωωωθωωωθ-=-=再整理变形得：（13）可以求得θ和ω，于是便可确定地理北极、地轴北极，并且得到陀螺所在位置的纬度和地球自转角速度。
2.4 多位置法多位置法在本质上去四位置法是相同的，不同点在于它测量的点比较多，因此得到的结果也更加的准确，由于时间和设备的原因，在实际测量的时候，我们并没有按照书上的每200测量一次，而是每300测量一次，这样一共得到了12组数据。
42421313tan arctan ωωωωθθωωωω--=⇒=--422sin ωωωθ-=令一组数据中最大值为max ω,此位置与地理北极夹角为θ。
依据测量的顺序，其两边的测量值分别是1515,,;,,R R L L ωωωω,（一共有12组数据，除去两个最大的，向两边取值，每边共有5个）。
