20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。
1 光纤陀螺的结构
按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。
根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。
光纤陀螺示意图
2 光纤陀螺的特点
光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠；⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺一起集成捷联式惯性系统传感器。由于光纤陀螺的上述突出优点，使其在许多领域中得到广泛的应用。
武汉交通职业学院 航海学院 航海仪器课程备课笔记 授课教师：余项树（老师） 1
陀螺罗经
第一章 陀螺罗经指北原理
陀螺罗经是船舶上指示方向的航海仪器。其基本原理是把陀螺仪的特性和地球自转运动联系起来，自动地找北和指北。描述陀螺罗经指北原理所涉及的内容用式（1－1）表示:
陀螺罗经=陀螺仪+地球自转+控制设备+阻尼设备 （1－1）
第一节 陀螺仪及其特性
一. 陀螺仪的定义与结构
凡是能绕回转体的对称轴高速旋转的刚体都可称为陀螺。所谓回转体是物体相对于对称轴的质量分布有一定的规律,是对称的。常见的陀螺是一个高速旋转的转子。回转体的对称轴叫做陀螺转子主轴,或称极轴。转子绕这个轴的旋转称为陀螺转子的自转。陀螺转子主轴相当于一个指示方向的指针，如果这个指针能够稳定地指示真北，陀螺仪就成为了陀螺罗经。
如图1-1所示，一个陀螺用一个内环（视其水平放置，也可称水平环）支承起来，在自转轴（主轴）水平面内，与主轴相垂直的方向上，用水平轴将内环支承在外环（垂直环）上，而外环则用与水平轴相垂直的垂直轴支承在固定环及基座上。把高速旋转的陀螺安装在这样一个悬挂装置上,使陀螺主轴在空间具有一个或两个转动自由度,就构成了陀螺仪。可以看出高速旋转的转子及其支承系统是构成陀螺仪的两个要素。
实用罗经中，陀螺仪转子的转速都是每分钟几千转到每分钟几万转。陀螺仪的支承系统应具有这样的特点，即它应保证主轴在方位上指任何方向，在高度上指示任何高度，总之，能指空间任何方向。由此，我们可以将陀螺仪概述为：陀螺转子借助于悬挂装置可使其主轴指空间任意方向，这种仪器就叫陀螺仪。
实用陀螺仪，其转子、内环及外环等相对主轴、水平轴以及垂直轴都是对称的，无论几何形体或质量都是对称的。重心与几何中心相重合的陀螺仪称为平衡陀螺仪。不受任何外力矩作用的陀螺仪称为自由陀螺仪。工程上应用的都是自由陀螺仪。陀螺仪的转子能绕一个轴旋转，它就具备了一个旋转自由，也就是具有一个自由度。像图1-1所示的陀螺仪，1－转子；2－内环；3－外环；4－固定环；5－基座 图1－1 武汉交通职业学院 航海学院 航海仪器课程备课笔记 授课教师：余项树（老师） 2
电罗经是根据陀螺原理制成的，根据陀螺在不受外力的作用下，保持空间指向不变的原理，制作成电罗经，电罗经的标准学名是陀螺罗经，只不过用电，大家就叫它电罗经。陀螺罗经在启动的时候，其指针指北，之后便一直指北，如果偏离指北，在重力的作用下，自动修正指北。根据陀螺马达数量及支撑马达的系统分为三大系列。分别是安修斯，斯伯列，阿芒.勃朗。一个陀螺马达及液体支撑马达的是安修斯，两个陀螺马达（马达轴向成直角）及液体支撑马达的是斯伯列，一个马达及没有液体支撑的是阿芒.勃朗。不管什么牌子、什么型号，基本上是参照这三个系列来制造。电罗经不受磁场的影响，但只能在南北纬70度以内使用，南北两极就不能使用。
关于电罗经和磁罗经电罗经（GYROCOMPASS）
有主罗经（mast gyro）、分罗经（repeater）、控制箱（control unit）以及航向记录仪（course
recorder）组成。
由于船舶电罗经和自动舵基本都是配套由同一个厂家提供，主罗经的安放位置一般有如下几种方式。
1。内置式
主罗经build-in自动舵内。控制箱可以拆分后同样安装在自动舵内主罗经两侧，或者安装在驾驶室后壁。
2。放在专门罗经房
主罗经放在专用罗经房内。罗经房一般在驾驶台同层或者下一层居多。有甚者在下两层。
3。分离式
主罗经放置在报房或者驾控台内部（一般这种情况，大多数自动舵也为分离式）。
现今常见的电罗经产品：
1。日本产yokogawa cmz-xxx x系列（xxx表数字，如500，700，后一个x表类别，s表单套，d表双套）。陀螺球浮于专用液体中。液体由苯甲酸，甘油，蒸馏水按照3.2g，145ml，1.6l配比混合。
2。日本产tokimec TG-XXXX x系列（x表意同前）。干球，无液体。
3。德国产retheon anschtuz std-xx （x表意同前）系列。陀螺球浮于专用液体中。配方记不住就不写了。
陀螺罗经
1．安许茨系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操）
2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．安许茨系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．安许茨系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．安许茨系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）
罗经电源主开关；随动开关
2．读取安许茨系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．斯伯利系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操）
2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．斯伯利系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．斯伯利系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．斯伯利系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）
罗经电源主开关；方式转换开关；旋转控钮与开关；补偿器；
2．读取斯伯利系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机前的检查与准备。（10分）（口述+实操）
2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经开机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经关机步骤。（10分）（口述+实操）
2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
1．阿玛-勃朗系列陀螺罗经主要开关控钮的作用。（10分）（口述）
罗经电源主开关；方位(AZIMUTH)按钮；倾斜(TILT)按钮；补偿器
2．读取阿玛-勃朗系列陀螺罗经航向。（10分）（实操）
