神经网络在光纤陀螺标度因数温补中的应用

阐述了光纤陀螺标度因数受温度影响的机理,光纤长度、光纤环直径、中心波长、集成光学调制器调制系数以及2π复位电压值均影响标度因数的稳定性。在此基础上提出建立温度模型补偿法,对最小二乘法和BP神经网络补偿法进行了分析与比较。该文利用光纤陀螺输出实测数据进行了后仿真,结果表明,神经网络法进行光纤陀螺标度因数温度补偿可使误差明显减小,其效果要优于传统的最小二乘法,这样保证了光纤陀螺全温情况下在系统的使用精度。     

光纤陀螺零偏和标度因数补偿算法

研究了光纤陀螺的输出特性,对光纤陀螺的各种输出模型、零偏和标度因数温度模型、开环光纤陀螺(OFOG)标度因数非线性模型进行了探讨,并通过仿真和实验,比较说明了各种温度模型、非线性模型的补偿效果,对工程应用具有指导作用.     

光子晶体光纤陀螺热相位噪声研究

光子晶体光纤陀螺使用光子晶体光纤替代普通光纤绕制光纤环,是光纤陀螺的发展方向。光纤种类不同,其热相位噪声特性与传统陀螺存在差异。对光子晶体光纤陀螺光纤热相位噪声展开研究,利用有限元方法建立光纤模型及噪声模型,并搭建光源强度噪声抑制光路对热相位噪声进行测量,通过实验结果与仿真的对比,验证了模型的正确性。     

光子晶体光纤陀螺技术

介绍了光纤陀螺在实际应用过程中的环境适应性问题,并从光子晶体光纤的结构特点出发,总结了光子晶体光纤的独特应用优势,指出将光子晶体光纤应用于光纤陀螺中可很好地解决温度、磁和辐射敏感等问题.通过实验研究,验证了实心保偏光子晶体光纤的损耗、模式特性,以及温度、磁场和核辐射对此种光纤的影响.同时,研究开发了它与传统保偏光纤的熔接对轴技术,熔接点损耗和偏振串音达到0.7dB和-25dB.在此基础上,研制出光子晶体光纤陀螺样机,陀螺零漂达到0.09(°)/h.研究和对比表明:在光纤陀螺中用光子晶体光纤代替传统的光纤,在减小温度、辐射、磁场的影响和进一步提高光纤陀螺性能方面具备很大的潜力.     

测试设备对高精度光纤陀螺误差的影响及抑制方法研究

分析了影响光纤陀螺仪测试精度的主要误差因素,详细研究了速率转台、测试工装、时间基准源等常见测试设备对光纤陀螺误差的影响。提出了基于高精度计数器对于转台精度评价结合长周期、转台固定周数的测试等抑制方法。实验结果表明,采取抑制措施后,测试工装误差引起的零偏测试误差减小了66.7%,速率转台误差引起的标度因数绝对误差以及时间基准误差引起的标度因数重复性误差均减小了一个数量级。研究结果对高精度光纤陀螺仪精度的提升以及测试设备的改进具有指导意义。     

光纤陀螺标度因数的自标定方法

基于数字闭环光纤陀螺的阶梯波调制原理,该文提出了一种光纤陀螺标度因数的自标定方法,旨在提高光纤陀螺的标定效率。在陀螺的数字信号处理部分即现场可编程门阵列(FPGA)上加入等幅度递增的数字阶梯波信号,通过Y波导改变两光之间的相位差,用这种方法模拟转台角速度的输入,静基座条件下即可拟合标度因数及计算其非线性误差。通过实验验证了光纤陀螺的自标定方法的可行性,并对其适用范围进行研究。     

基于空芯光子晶体光纤的法-珀干涉式高温应变传感器

基于空芯光子晶体光纤(HCPCF)耐高温、温度稳定性好的特性,对利用空芯光子晶体光纤与两根普通单模光纤通过熔接构成的微小型光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪进行了高温应变特性实验研究.结果表明,在100～700℃温度范围内,HCPCF F-P具有较好的温度稳定性,并测得600℃的温度下其应变测量的灵敏度约为5.94 nm/με,线性度约为0.9997,温度对应变灵敏度的最大影响约1.5%,测量精度约0.08%FS.理论和实验结果表明高温下HCPCF F-P具有温度灵敏度较低,应变灵敏度较高,温度对应变灵敏度的交叉影响小,线性度和重复性好,且没有迟滞现象以及应变测量范围大等优点.     

光纤陀螺温度漂移自适应网络模糊推理补偿

温度漂移是影响光纤陀螺精度的重要因素之一。在对光纤陀螺温度漂移特性进行实验分析的基础上,对零偏温度漂移进行了多项式拟合补偿。为了解决传统曲面拟合方法无法精确描述标度因数温度漂移与温度、转速之间的关系导致其补偿精度低的问题,提出了一种基于自适应网络模糊推理的光纤陀螺温度漂移补偿新方法。该方法基于模糊逻辑,结合最小二乘和误差反向传播混合算法,设计了自适应网络模糊推理系统,从而有效提高了光纤陀螺温度漂移补偿精度。实验结果表明,在-30～60 ℃温度范围和-165～165 （）/s 载体角速率范围,应用新方法对光纤陀螺温度漂移进行补偿,得到的训练误差均方根不超过0.003 （）/s,预测误差均方根不超过0.005 （）/s。     

高精度光纤陀螺标度因数测试研究

陀螺仪输出的角速率信号是与载体运动角速率成一定比例关系的,其精度直接影响导航系统的精度。对光纤陀螺而言,随着国内外精度逐步提高,以光纤陀螺为核心的捷联惯性导航系统的应用越来越广泛。但很多应用表明,影响光纤陀螺仪精度的标度因数并非是完全线性的,并且具有正负不对称性,这对导航精度显然会有所影响。为了进一步提高精度,本文研究了一种精确测试计算光纤陀螺标度因数、标度因数非线性度及不对称性的方法,对光纤陀螺进行速率实验,并编制相应的软件计算出光纤陀螺标度因数等参数。     

光纤陀螺在机载光电稳定平台中的应用

通过试验方法掌握机载光电稳定平台所用光纤陀螺零偏电压、标度因数等主要指标随温度变化情况及其对陀螺性能影响,采用最小二乘法找到它们的变化规律,利用数学模型对它们随温度的变化加以补偿,为在机载光电稳定平台应用奠定基础.     

改进支持向量机的光纤陀螺温度漂移补偿方法

温度漂移是影响光纤陀螺精度的主要因素之一,温度漂移建模和补偿是消除和减小温度漂移的有效方法。首先分析了影响光纤陀螺温度漂移的关键因素,同时进行了光纤陀螺温度漂移测试实验。然后采用泛化能力较神经网络更好的支持向量机对光纤陀螺温度漂移进行回归、建模,其中支持向量机的核函数采用了具有更好数据集适应性的径向基核函数。为了提高支持向量机的建模精度,引入人工鱼群算法对支持向量机的核心参数C（惩罚系数）和核函数的参数进行寻优。最后,使用实际的光纤陀螺温度漂移数据对提出的补偿方法进行实验验证,结果表明采用该方法补偿后的剩余光纤陀螺误差较采用线性回归方法减小了四五个数量级。     

退偏光纤陀螺刻度因数研究

首次在理论与实验两方面研究了闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数的非线性误差,闭环锯齿波相位调制器对两个偏振光分量的不同调制深度是其非线性误差的原因之一。提出了降低闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数非线性误差的方法。     

泵浦功率对掺铒光纤光源性能影响的实验研究

超荧光掺铒光纤光源技术是高精度光纤陀螺的关键技术之一,其优劣直接影响陀螺的性能。在完成铒纤长度优化设计的基础上,实验分析了泵浦功率对掺铒光纤光源平均波长以及带宽的影响,同时在-20-60℃的温度范围内,测量了不同泵浦功率条件下掺铒光纤光源平均波长、带宽和输出功率随温度的漂移。实验结果表明,当泵浦功率在60—120mW范围内时,平均波长受泵浦功率的影响约为-6．5ppm／mW,可以根据光纤陀螺对输出功率和带宽大小的要求在此范围内选择合适的泵浦功率。最终装配样机的平均波长的长期稳定性（6h）达到5ppm（峰-峰值）,短期稳定性（1h）达到2ppm,可以在此基础上定制合适的光纤光栅滤波器,对ASE光谱进行滤波,使谱形满足高精度光纤陀螺的要求．     

光纤陀螺标度因数与零偏的测试及分析

研究了精确标定光纤陀螺仪的办法,对其不对称性和非线性度进行测试,并分析零偏重复性、稳定性以及温度等的影响。通过分析计算的数据对陀螺仪的输出进行补偿,并进行验证,使其达到精确测量角速度的目的,对具体的工程应用具有一定的指导意义。     

光纤陀螺传递函数的数字信号辨识法

通过对全数字闭环光纤陀螺的Y波导施加固定的伪随机阶梯波激励信号,即使陀螺处于一定的转动激励中,比较输入信号与输出角速率信号可对光纤陀螺的传递函数模型进行辨识,建立全数字闭环光纤陀螺的传递函数模型。该方法通过软件施加激励信号实现在陀螺生产阶段的传递函数的在线测量,不必施加真实的转动信号。对该方法辨识的重复性进行了验证,结果表明,辨识出的陀螺带宽的重复性优于0.4 Hz。     

一种检测光刻机激光干涉仪测量系统非正交性的新方法

提出一种精确检测光刻机激光干涉仪测量系统非正交性的新方法.将对准标记曝光到硅片表面并进行显影;利用光学对准系统测量曝光到硅片上的对准标记理论曝光位置与实际读取位置的偏差;由推导的位置偏差与非正交因子、坐标轴尺度比例、过程引入误差的线性模型,根据最小二乘原理计算出干涉仪测量系统的非正交性.实验结果表明,利用该方法使用同一硅片在不同旋转角下进行测量,干涉仪测量系统非正交因子的测量重复精度优于0.01μrad,坐标轴尺度比例的测量重复精度优于0.7×10-6.使用不同的硅片进行测量,非正交因子的测量再现性优于0.012μrad,坐标轴尺度比例的测量再现性优于0.6×10-6.     

全数字光纤陀螺闭环检测系统

介绍了一种新型的全数字光纤陀螺闭环检测方案－数字相位斜波技术,讨论了采用该方案的电路设计并进行了具体电路的设计与调测。实验表明方案可以很好地解决标度因子线性度及大的动态范围等问题。     

神经网络曲线拟合在温补晶振上的应用

石英晶振作为重要的频率源器件,其频率稳定度至关重要。但温度对石英晶振的影响很大。传统的微处理器温度补偿晶振中在拟合曲线时算法简单,导致软件引起的误差较大。利用了神经网络算法在曲线拟合上的应用,拟合出补偿电压与温度之间的函数关系,微处理器根据温度传感器采集的温度控制AD芯片产生补偿电压,从而使压控振荡电路输出稳定的频率的目的。实验结果表明:温度在-10⁸0℃时,频率稳定度达到±0.35 ppm,比未补偿时提高了近20倍,比其他曲线拟合方法得出的效果要好。     

单模光纤弯曲半径对光纤陀螺标度因数稳定性的影响

在采用低偏和保偏混合光路的混偏光纤陀螺的光学架构中,包含了一些单模光纤元件和单模光纤。当单模光纤发生弯曲时,光纤中传输的纤芯导波模式和单模光纤中的界面反射波模式之间将会发生相互干涉,导致光的传输特性受到影响。提出了单模光纤弯曲对光纤陀螺标度因数稳定性影响的数学模型。仿真和实验结果表明:当温度发生变化时,单模光纤弯曲会导致传输光的中心波长发生漂移和振荡,从而影响光纤陀螺标度因数稳定性。中心波长振荡的振幅与弯曲半径直接相关。