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陀螺是一个高速自转的刚体，具有保持‘自转轴方向不变’的性质，所以飞离地面的陀螺的轴，能始终保持起飞时的方向不变，从而能作为地球是否自转和公转的基准。只是因为地球公转的角速度才每年一周，约合0.041″/s，不容易测量出来，所以只能测量出角速度为15″/s的自转。
这里主要介绍一下：相干光纤系统的工作原理 在空中高速飞行的陀螺仪有时可能会受到干扰，从而导致自转轴的方向摆动或改变，光纤系统具有把这种摆动或改变转化成信号的功能。产生的信号再及时传送给控制系统，控制系统可根据信号控制修复陀螺仪的摆动或改变，从而保证飞行方向不变。 陀螺仪的光纤系统由封闭的光纤圆环、光源及其分光镜、光接收屏幕组成。其中光源及其分光镜和接收屏幕固定在一起，并固定在光纤环的一个结点上，这些都固定在圆心在陀螺轴上的圆上，随着陀螺一起高速旋转。 分光镜把来自光源的相干光分成两束，一束沿陀螺旋转的方向传播，一束反向传播，最终都返回到屏幕上，形成干涉条纹信号。显然两束相干光都是封闭在同一条光纤中的，相对光纤而言：两束相干光传播的路程是完全一样的。 然而萨氏效应表明：沿陀螺自转方向传播的光的传播时间，大于另一束光的传播时间；时间差与陀螺的角速度成正比，与光纤的折射率成反比；空芯光纤的折射率为1。 由此可见：光的传播时间与光纤的运动有关，即空芯光纤丝毫不能带动光，不能影响光的传播速度；时间差决定于两束相干光相对光源或屏幕传播的空间路程；两束相干光相对光源或屏幕分别传播的空间路程之差，称为“光程差”。 时间差等于光程差和光速的比值；只要陀螺转速和轴的方向不变，则光程差就不会改变，时间差就不会改变，干涉条纹就不会移动。 在充分运用现有的技术条件下，基本能够保证陀螺仪的转速不变，所以能造成光程差变化的只有陀螺轴的方向摆动或变化，从而造成屏幕上的干涉条纹移动。也就是说：干涉条纹‘移动’就是‘陀螺仪轴向不稳定的信号’。这就是光纤系统的工作原理。 光纤陀螺仪能够精确导航的大量事实证明：封闭在光纤内的两束相干光的传播过程中，不会受到任何影响，即不存在能够影响光传播速度的以太风。这是因为如果‘光的传播速度受到了影响’，就会自然地产生‘错误的信号’。然而至今为止，还从未遇见过这类错误信号。 |