捷联惯性导航系统中陀螺仪温度补偿技术的应用

大量的实验研究已证明温度的变化是影响陀螺仪误差主要因素之一。为了抑制陀螺仪温度变化带来的误差影响,本文首先根据实验数据辨识出器件的温度模型,然后推导出相应的补偿模型进行温度补偿,并采用Kalman滤波技术降低温度测量的噪声,从而提高陀螺仪稳定性。     

加表斜坡零偏对惯导初对准的影响及补偿研究

研究发现当捷联惯导系统(SINS)进行卡尔曼滤波精对准或动基座对准时,惯性器件的斜坡性误差对其初始对准的精度有影响,特别是对于采用石英挠性加速度计的惯导系统在预热不充分期间进行初始对准很可能会出现较大误差。该文分析了惯性器件斜坡性误差对SINS初始对准的具体影响,指出要获得较高的方位初始对准精度除要求等效东向陀螺漂移小外,在对准期间还要保证等效北向加速度计零偏也足够稳定。通过试验对加速度计斜坡零偏进行了建模、补偿,试验结果表明补偿后方位对准精度有明显提高。     

基于MEMS器件的徒步导航系统的技术研究

文章讨论了基于MEMS惯性器件的误差补偿技术,使用ZUPT(零速校正)方案实现对测量误差的补偿.文中对方案的实现细节进行了讨论,并设计了验证实验.实验结果表明ZUPT算法对于徒步导航系统的误差补偿有较好的效果.     

逆变器电压补偿参数离线辨识及其应用研究

在异步电机三相逆变中,当电机低速运行时,因输出电压较低,由死区时间和信号传播延迟造成的电压损失会使输出电流发生明显的畸变。为改善逆变器输出电流波形,需要进行电压补偿。常用的电压补偿方法有电压反馈补偿、电流反馈补偿、死区解耦补偿、自适应死区补偿等,最常用且容易实现的方法就是电流反馈补偿。电流反馈补偿需要知道电流采样通道及开关器件延迟、开关器件压降、死区时间等参数,为避免直接查阅芯片资料造成的参数误差,本文提出了一种逆变器电压补偿参数离线辨识方法,并研究了该方法在电压补偿中的应用。     

单轴旋转惯导系统最优二位置对准方案设计

二位置对准能够提高捷联惯导系统初始对准精度的原因有惯性器件常值误差的自补偿和改善系统可观测性两方面。首先,为了研究单轴旋转惯导系统的误差补偿机理,建立了系统误差模型,引入了等效惯性器件常值误差,然后,从等效陀螺常值漂移的角度出发,推导了最优二位置对准方案,代入误差传播方程可知,该方案能够抑制水平等效陀螺常值漂移,进而减小航向角误差;最后,建立了卡尔曼滤波模型,采用奇异值分解法证实了二位置对准能够改善系统可观测性,并开展了相关试验。试验结果表明,该方案可使初始对准精度达到36.441 4″(1σ)。     

球形转子的质心偏移和非球形特性研究

基于静电悬浮的惯性器件（静电加速度计或自由转子陀螺仪），其球形转子存在各种性质的工艺误差，最终影响着惯性器件的精度。本文通过分析球形转子的质心偏移以及转子表面非球形问题，为指导静电加速度计和自由转子陀螺仪的加工以及误差补偿提供依据。     

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪误差标定和补偿

旋转波片法成像斯托克斯偏振仪由可旋转的1/4波片、固定的检偏器、成像光学器件和光电探测器构成,1/4波片的快轴方位角误差和相位延迟量误差是旋转波片法成像斯托克斯偏振仪的主要误差源,对其进行误差标定和补偿,可有效提高测量精度。为此,通过研究旋转波片测量法和傅里叶分析法,推导出入射光束斯托克斯参量与1/4波片参数误差之间的关系式,从而提出一种误差标定新方法,该方法以水平线偏振光作为标准参考光,对标准参考光进行测量,计算得到1/4波片的参数误差,并将其代入相应理论公式中,从而实现误差补偿。实验结果表明,通过误差标定和补偿,成像斯托克斯偏振仪的平均测量精度由原来的5.12%提高至1.78%,验证了该方法的有效性。     

一个有源补偿反相压控电压源

本文提出了一个补偿元件的有源补偿反相压控电压源(VCVS)。分析表明,在频率ω/ω_(t1)<<1和ω<<(ω_(t1)ω_(t2)/(1 K))~(1/2)范围内,反相VCVS的转移函数相位误差是三次项-(1 K)ω~3/ω_(t1)~2ω_(t2),其幅度误差是二次项(1 K)ω~2/ω_(t1)ω_(t2)。文中给出了一个应用例子和实验结果。     

机抖激光陀螺捷联惯导系统的温度补偿方法

分析了系统温度对机抖激光陀螺捷联惯性导航系统的影响因素,介绍了降低和补偿捷联系统温度误差的4种方法.通过重复性温度实验,利用逐步回归法分析了激光陀螺零偏与温度的关系:通过多项式拟合,分别得到了加速度计的零偏、标度因子和IF转换电路的温度补偿模型,并在捷联系统中得到应用.对其中的两种方法进行了实验研究和导航测试,并对两种方法的补偿效果进行了对比.结果表明:通过温度实验得到惯性器件的温度补偿模型对其温度误差进行实时补偿是捷联系统最理想的补偿方法.补偿后系统定位测试1 h的圆概率误差(CEP)优于0.3 n mile/h.达到国内先进水平.     

高速精密采校／保持放大器研究

本文在研究两个高速精密采/保电路器件的基础上，阐述了高速精密采/保电路的设计原理、技术指标及工艺手段，研究中解决的关键技术难点：捕捉时间、增益线性误差、增益误差温度系数，采保台阶调整，保持跌落补偿及器件关键指标的测试方法等，本文还给出了研究实际达到的水平及还存在的问题。     

超声跟踪反常声光器件的新设计

通过建立多束超声波干涉加强方向的归一化频率函数,分析了该相干加强方向的频率特性,特别是阐明了该归一化频率函数在中心频率处的函数值,一阶导数值(总为负)和二阶导数值(总为正,且其数值常为一阶导数绝对值的两倍)如何随相邻两换能片间中心距S及声偏置角γo而变化。讨论了超声跟踪TeO_2器件和LiNbO_3器件的优化设计。     

衍射光学元件斜入射衍射效率的测量

针对衍射光学元件衍射效率测量的双光路实验装置,当次级衍射光通过孔径光阑由探测器接收时,为保证测量精度提出了测量衍射效率的修正公式。针对所研制的含有衍射光学元件的折衍射混合成像光学系统,选取可见光波段中的3个激光波长,当衍射面上入射角度为12时对该衍射光学元件进行了衍射效率的测量,并对测量结果进行了模拟和分析。由于存在一定的加工误差和斜入射时遮挡效应的影响,实际测得的衍射光学元件的衍射效率比理论计算结果低。根据测量结果拟合曲线,在473~632.8 nm波段范围内的带宽积分平均衍射效率对比理论值存在12.84%的偏差。     

Performance of surface plasmon resonance imaging system based on angular modulation and intensity measurement

This paper presents a surface plasmon resonance (SPR) imaging system based on angular modulation (AM) and intensity measurement (IM) together to avoid the mechanical errors of the angle scanning device. The SPR resonant angle was found by angular scanning method and then the light intensity changes were collected at a fixed incident angle. Glycerol gradient solution (0%, 1%, 2%, 3% (weight percentage) glycerol dissolved in water) experiments were conducted, which indicate that the best fixed angle location is the middle of the linear range of SPR absorption peak and the central area signals are more uniform than those of the border areas. The sensitivity differences of different areas of SPR images are studied, and an optimized algorithm is developed.     

Spurious coupling between length-weighted transducers acoustically connected by means of a multistrip coupler

It is shown experimentally that, between two length-weighted transducers separated from each other by directional coupler, relatively strong direct coupling may be produced by acoustic surface waves that are radiated under an angle with the normal to the transducers. A mechanical barrier reduces this direct coupling substantially. A device is most susceptible to undesirable coupling of this nature if the two transducers have identical structures.     

有偏压光伏光折变晶体中自加速光束交互效应的理论研究

采用分步傅里叶法理论探究了有限能量艾里光束和非线性加速光束在有偏压光伏光折变介质中的交互效应。结果表明:调节光束初始间隔和入射角度可使同相位或反相位有限能量艾里光束相互吸引或排斥。同相位时不仅产生呼吸孤子和孤子对，在适当参数条件下还可形成分叉孤子；反相位时仅有孤子对产生；同相位非线性切趾加速光束交互可以产生奇数个呼吸孤子，反相位非线性切趾加速光束交互可以产生偶数个呼吸孤子对。此外，呼吸孤子的峰值强度、呼吸周期和相互作用力的大小均可以通过外部偏压和入射角度进行有效调控。研究结果可为艾里光束交互调控提供理论基础，同时在全光信息处理和光学网络器件制备等领域具有潜在的应用前景。     

超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计

给出了一种新的超声跟踪铌酸锂反常声光器件的优化设计方法,利用该方法系统计算了在不同入射角以及不同换能器片数情况下器件设计参数的准确数值。计算结果表明,该设计方法可以实现反常声光器件的超声跟踪,并且能够使器件获得更大的3 dB带宽和更高的衍射效率。     

宽带声光器件声场仿真研究

该文根据亥姆霍兹 基尔霍夫积分定理，建立了两片矩形换能器在声光晶体中的声场分布模型，并利用MATLAB数值模拟中心频率为100 MHz的矩形换能器在氧化碲晶体中的声场分布，实现声场可视化。结果表明，与单片换能器声场分布相比，两片换能器的结构使声光器件的布喇格带宽增大了11 MHz。仿真结果为理解声场变化和试验结果提供了理论依据。     

飞秒啁啾脉冲放大系统调节精度的研究

以负色散光栅对压缩器为模型，通过系统的色散误差公式从理论上分析了飞秒啁啾脉冲放大糸统甲的展苋器和压缩器的调节精度与系统的光栅对距离、光栅入射角、光栅密度等参量的关系，以及不同宽度入射脉冲对系统调节精度的要求。结果表明，必须选择合适的光栅入射角和光栅密度才能在满足系统对综合性能要求的同时降低对系统调节精度的要求；系统中光栅入射角度的调节具有最高的调节精度要求；入射脉冲宽度越窄则对系统的调节精度的要求越高；整个系统的优化中如果考虑各阶色散之间的相互补偿作用，则可以减少光栅对距离和光栅入射角的调节精度要求。     

立方反射镜失调特性的研究

结合理想坐标系下立方镜镜面微小倾斜后其三个平面法线坐标，利用刚体微量转动的反射法线向量公式，获得非理想立方镜反射矩阵；为了研究在光斜入射时镜面倾斜对出射光方向的影响，利用立方镜绕顶点旋转等效于光斜入射的方法，计算出光束夹角δ与单一镜面偏差角ε和立方镜旋转角θ之间的关系式；对于理想情况下的立方镜，利用几何光学可以证明出射光与入射光不但平行，而且过顶点作任意截面交于两光线所得的两个交点关于顶点对称，从而计算出立方镜绕顶点以外任意轴旋转造成出射光束相对原出射光的偏移量与旋转角关系式，理论计算值与实验数据吻合得很好；介绍了立方镜的制作、调整及检测方法，偏差角的测量与计算。     

双层石墨烯电控开关设计

提出并设计了一种基于双层石墨烯结构的电控太赫兹波开关。该开关结构由棱镜-石墨烯-二氧化硅-石墨烯-锑化铟组成。太赫兹波从棱镜左侧以特定角度入射,棱镜右侧固定有太赫兹波探测器,通过外加电场改变石墨烯介电常数,影响等离子体波矢匹配,进而控制太赫兹波反射率,实现太赫兹开关目的。实验运用COMSOL软件对双层石墨烯电控开关进行仿真模拟,将1 THz的太赫兹波以35.42从棱镜左上方入射,在无外加电场时,太赫兹波反射率为2.63%,此时为太赫兹波开关的关状态。施加外加电场时,石墨烯的介电常数发生变化,太赫兹波反射率改变并达到93.01%,棱镜结构接近全反射,此时为太赫兹波开关的开状态。研究结果表明该结构具有良好的太赫兹波强度控制性能,电控太赫兹波开关消光比为15.5 dB。