干涉式光纤陀螺仪(IFOG)是二十世纪七十年代发展起来的新一代全固态惯性仪表。相比于传统的机电陀螺,光纤陀螺由于其全固态化、无转动部件、结构简单和可靠性高而受到世界各国的广泛关注。国内光纤陀螺的研制起步于上世纪八十年代,目前中低精度光纤陀螺已开始工程化应用。但高精度光纤陀螺的研制在进一步提高精度和工程化研究方面存在许多亟待解决的技术瓶颈。由于光纤环圈是光纤陀螺的速率敏感元件,其内部由于环圈绕制工艺不完善而引入的非本征缺陷是限制光纤陀螺进一步提高精度的主要因素,其噪声大小将影响后续调制解调等相关技术的应用。本论文以高精度光纤陀螺仪的关键技术为主要研究对象,在光纤环圈绕制工艺、光纤陀螺仪调制解调技术、工程化探索研究等方面均进行了深入的研究,主要研究内容和创新点有： 1.概括介绍了国内外光纤陀螺仪的发展和研究现状,分析了光纤陀螺仪目前面临的主要技术难点。明确指出光纤陀螺仪的进一步发展主要靠突破光源相对强度噪声抑制、光纤环圈绕制及其固化、调制解调及其降噪等关键技术瓶颈来推动。光纤陀螺的发展趋势是广泛应用于捷联系统以及在战略导航系统中最终代替静电陀螺仪。 2.分析了光纤陀螺仪的基本工作原理,重点介绍了数字闭环光纤陀螺仪的工作原理,包括声光调制器方案,模拟相位斜波方案以及数字相位斜波方案。系统地比较了这几种方案各自的优缺点,重点分析了数字相位斜波方案的特点,为第五章基于数字相位斜波技术的调制解调技术研究奠定了理论基础。 3.介绍了数字闭环光纤陀螺仪的总体设计方案,分析了光纤陀螺仪的主要误差源和噪声源,重点分析了相对强度噪声、背向反射和散射噪声、温度瞬态效应、偏振噪声、磁光法拉第效应及其对陀螺输出的影响,并进行了相关的理论计算和实验研究,提出了抑制相对强度噪声和磁光法拉第效应的新方案,从而为高精度光纤陀螺仪研制奠定了理论基础和实验基础。 4.对光纤环圈的张力特性进行了分析和测试,研究了光纤环圈应力缺陷对光纤陀螺输出精度的影响；针对传统四极对称绕制过程中应力较大的缺点,对四极对称绕制方法进行了系统的研究,提出了一种新型的无交叉型四极对称绕制方法。该绕制方法能够明显改善环圈性能,减少了环圈应力奇点。 5.重点对光纤陀螺调制解调技术进行了研究,分析了前放噪声对陀螺输出精度的影响。进行了基于FPGA的2π复位电压控制技术的研究,理论分析和实验结果表明,2π复位电压控制技术能够大大改善光纤陀螺仪的标度因素线性度。针对数字相位技术的特点,首次提出了一种新型的过调制技术,并成功地应用于陀螺,10秒平滑获得了1.2％(°/h)的输出精度,100秒平滑获得了1.3‰(°/h)的输出精度。相对于传统的调制方式,10秒平滑的输出精度提高了近1倍,100秒平滑的输出精度提高了近5倍。 6.对光纤陀螺仪的工程化相关技术进行了探索性研究,重点研究了不同的紫外固化工艺固定光纤环圈对光纤陀螺的振动特性的影响。理论分析和实验结果表明采用均匀、无间隙固化方式的光纤陀螺的零偏输出相对于零位为对称分布,而采用不均匀、有间隙固化方式的光纤陀螺零偏输出相对于零位为非对称分布；对多种胶粘剂进行了实验研究,结果表明选择适当杨氏模量的胶粘剂可以获得较好的光纤陀螺零偏输出特性。