激光陀螺测试仪中的通信设计

激光陀螺仪是惯性系统的基本元件,它的工作精度直接决定着导航系统的精度。温度变化是激光陀螺产生零偏误差的主要因素,制约了陀螺精度的进一步提高。本文介绍了温度场变化对激光陀螺精度的影响;在设计激光陀螺仪温度测试系统的过程中,详细阐述了激光陀螺测试仪中的通信设计技术及软硬件实现方法,完成了对激光陀螺仪温度和湿度的实时调控。     

不同特征下激光超声温度测量研究

为解决金属材料在高温工作环境下进行温度检测时需接触,受限多等问题,使用激光超声技术实现超声非接触式收发,通过对纵波、表面波信号与温度的相关性分析,实现高温工作状态下金属零部件温度的检测。建立20～520℃范围内铝块的激光超声温度检测模型,研究了激光激发的超声纵波、表面波波速与温度的相关性;提出Wigner-Ville分布下激光超声能量谱密度最大点的频率移动特征分析方法,研究了激光超声表面波频率与温度的相关性。研究表明：激光超声纵波、表面波波速及频率随温度升高成线性降低关系,且表面波波速-温度关系对温度检测的灵敏度更高。在单位长度1 cm范围内,表面波声时随温度变化率为1.4×10^-9s·℃^-1,波速随温度变化率为-0.85 m·s^-1·℃^-1,可以分辨1℃的温度变化,为后续的激光超声温度检测研究提供了依据。     

环境对大型激光陀螺仪的影响研究综述

基于萨格纳克效应的大型激光陀螺仪被认为是精确监测地球自转的合适传感器,可用于潜在的地面科学研究和重大工程应用,如世界时UT1精密测量,地球固体潮观测、旋转地震波探测、广义相对论预言引力磁效应等领域。激光陀螺的灵敏度随环形腔尺寸增大而提高,其运行的长期稳定性受环境变化的影响。本文从激光陀螺仪工作原理出发,梳理了温度、倾斜、气压和风等环境变化对大型激光陀螺仪灵敏度和稳定度的影响,分析说明监测环境因素变化对其输出的萨格纳克频差修正和处置方法,为提高大型激光陀螺仪应用性能提供相关指导。     

基于腔损耗扫描寻优的光腔衰荡高反射率测量

针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确，调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题，提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优，以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明：通过该方法，对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10^-4提高到约9.83×10^-6，测量重复性峰谷值由3.25×10^-4提高到2.7×10^-5，测量结果更稳定，表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态，为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。     

连续波腔衰荡吸收光谱技术中的模式匹配研究

对比了波长调制和腔长调制两种方式实现模式匹配的性能特点,通过测量空腔衰荡时间并进行Allan方差分析,得到两种调制方式的衰荡时间分别为（5.239±0.077）μs和（5.252±0.058）μs,该系统的吸收系数检测限为10^-10量级。对于甲烷气体浓度,通过步进式改变入射激光的波长,描绘了甲烷气体的吸收谱线,其检测限可达10^-9量级。利用波长调制和腔长调制方式得到环境中甲烷气体的浓度分别为1.868×10^-6和1.870×10^-6。实验结果表明,虽然波长调制和腔长调制均能实现模式匹配,完成痕量甲烷气体的测量,但是通过对比可知：腔长调制方式具有更高的测量精度和更低的浓度检测限;波长调制方式发挥了可调谐激光器的优势,结构相对简单,无需压电陶瓷等附加的机械结构。因此,在实际应用中可根据需求在测量性能和装置复杂度及成本之间进行取舍。     

测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1) 解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac) 频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD) 分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。     

激光频率标准

以分子吸收线作基准对激光频率(波长)进行稳定，稳定度很快就突破大关， 1973年达到了10^-12量极的水平。其后，这工作在美、苏、日、德、英、法等国展开，均确切地获得了10^-12~10^-13的稳定度，并尝试向10^-14目标进军。     

中红外高双折射悬吊芯硫系光纤的优化及制备

高双折射光纤对线偏振光具有强的偏振保持能力,因此,开发中红外高双折射光纤对于高效使用高偏振中红外激光意义重大。本研究团队对具有最大双折射值的一字型悬吊芯结构进行了参数优化,结果表明:当矩形芯的长宽比a/b=3.6时,在波长1.55μm处,双折射能达到4.7×10^-4,高于传统的石英保偏光纤;当空气孔半径r=28μm且两空气孔间距d=5.1μm时,双折射值在波长5μm处高达7.1×10^-3;在工作波长范围内,两极化模的限制损耗均低于10^-3 dB/m量级。通过实验制备了结构最优的一字型硫系悬吊芯光纤,其在波长5μm处的双折射高达4.6×10^-3,接近石英光子晶体光纤的双折射水平。     

高真空激光等离子体的同步移相干涉诊断及仿真

为了解决在高真空环境下,等离子体膨胀迅速、外围羽流引起的条纹偏移小、单幅干涉条纹图难以检出的问题,采用同步移相干涉测试技术得到了1.333×10^-4 Pa和1.333×10^-3 Pa真空度下激光诱导铝等离子体电子密度分布;同时采用2维轴对称流体动力学模型,对高真空环境下激光诱导等离子体的膨胀过程进行了数值仿真,得到了电子密度的2维分布,并分析了数值仿真结果存在偏差的原因及改进方法。结果表明,等离子体的中心电子密度在50 ns时下降至1.4×10²⁰ cm^-3;数值仿真结果与实验结果吻合较好,验证了模型的正确性。该研究为高真空下激光等离子体的研究提供了一定的参考。     

Z轴硅微机械陀螺仪温度特性研究

硅陀螺仪是近年来发展起来的一种新型角速度传感器,温度变化是其主要误差源之一.分析了温度变化对硅微陀螺仪的谐振频率和品质因数的影响,并选择常温下机械品质因数不同的两个陀螺在-40℃～80℃温度范围内进行测试,得出机械品质因数和谐振频率随温度变化规律.实验结果验证了陀螺仪谐振频率随温度升高而线形下降;温度变化时,封装陀螺仪抽真空度对陀螺机械品质因数产生明显影响.     

制导雷达组网相对系统误差补偿研究

在制导雷达网中进行精确系统误差补偿是实现制导雷达组网信息资源共享与数据融合的先决条件，是实现制导雷达组网的关键技术之一。通过对制导雷达网中误差源的分析，分别建立了距离、方位角、高底角的误差补偿模型，在此基础上，提出了一种制导雷达组网相对系统误差补偿方法。通过仿真可以看出，误差补偿后的支援信息更接近于观测信息，表明此补偿方法具有可行性与有效性。     

仪表的准确度等级与误差的关系

在日常计量器具检定工作中,计算检定结果时,常常会遇到误差计算以及通过计算误差来判断仪表准确度等级是否合格等问题.本文通过具体实例给出分析.     

山洪雨量探测设备对比分析

气象部门用于雨量测量的方法为双翻斗雨量计数法,但由于其自身结构、原理方法的局限性,导致雨量测量精度较差。这些缺陷直接影响了降雨观测数据的质量,制约了雨量数据的使用。文中主要以0.1 mm、0.5 mm两种双翻斗雨量传感器为研究对象,同时参考多年来关于翻斗雨量误差的研究成果,并通过对理论及两种雨量传感器观测数据的分析结果,尝试挖掘两种传感器数据间存在的关系,为下一步观测雨量数据研究提供了参考思路。     

短波单站无源定位圆概率误差分析

针对短波单站无源定位误差分析问题,提出一种基于圆概率误差的分析方法,建立短波单站无源定位模型,推导了关于方位角、仰角和电离层虚高误差的圆概率误差公式考虑到传统圆概率误差只给出了概率50％的近似结果,重点计算了其他概率的表达式,该方法可以推广求出任意概率条件下的圆概率误差仿真表明,提出的圆概率误差方法理论结果和仿真结果相对误差小于1％,验证了方法的正确性.     

提高数据通信质量应注意的几个问题

文中通过对数据通信有效性和可靠性指标的分析，从通信协议的制定、减小波特率相对误差、软件抗干扰技术等三个方面，探讨了提高数据通信质量的有效途径。     

A high-accuracy approximate adder with correct sign calculation

Conventional precise adders take long delay and large power consumption to obtain accurate results. Exploiting the error tolerance of some applications such as multimedia, image processing, and machine learning, a number of recent works proposed to design approximate adders that generate inaccurate results occasionally in exchange for reduction in delay and power consumption. However, most of the existing approximate adders have a large relative error. Besides, when applied to 2's complement signed addition, they sometimes generate a wrong sign bit. In this paper, we propose a novel approximate adder that exploits the generate signals for carry speculation. Furthermore, we introduce a low-overhead module to reduce the relative error and a sign correction module to fix the sign error. Compared to the conventional ripple carry adder and carry-lookahead adder, our adder with block size of 4 reduces power-delay product by 66% and 32%, respectively, for a 32-bit addition. Compared to the existing approximate adders, our adder significantly reduces the maximal relative error and ensures correct sign calculation with comparable area, delay, and power consumption. We further tested the performance of our adders with and without the sign error correction module in three real applications, mean filter, edge detection, and k-means clustering. The experimental results demonstrated the importance of reducing the relative error and ensuring the correct sign calculation for 2's complement signed additions. The outputs produced using our adder with the sign error correction module are very close to those produced using accurate adder.     

一种基于坐标变换的测角误差校正算法

对于多模导引头来说,由于加工精度和一些人为因素,几种模式的天线跟踪电轴不能完全重合,这会造成相对测角误差,进而影响模式交接班的成功率。为了消除这一误差,文中提出了一种基于坐标变换的校正算法,通过已知目标确定各模式跟踪电轴的偏离角,进而确定偏转矩阵。在实际使用时,只要将数据通过偏转矩阵修正即可。数据仿真结果证明,该算法成功消除了相对误差,验证了算法的有效性。     

Python在电路实验数据处理中的应用

Python语言因为语句简洁,库类丰富、代码开源及可移植性好等,在数据分析与处理等方面有很好的应用。叠加原理的验证是电路实验的必做实验之一,其实验数据量大,手工计算繁琐、容易出错。以叠加原理为例,基于Python对测量数据分析,结果表明,电路实验中引入Python语言进行数据处理,简洁灵活,显示直观。学生能快速处理实验数据,同时有助于实验教师评判实验报告的测试数据质量。     

平台式惯导系统外水平阻尼状态的误差分析

分析了相对计程仪的误差特性,推导了惯导处于外水平阻尼状态时计程仪误差引起的惯导系统误差表达式,并分别讨论了舰船变速机动、变向机动和匀速直航时的惯导的误差特性,并对变速、变向机动和匀速直航条件下的惯导系统进行了仿真实验.结果表明计程仪的测量误差会造成机动条件下惯导系统的冲击误差.该冲击误差无稳态误差,超调时间为60～70...     

白光干涉法三维面型重构仿真研究

采用Twyman光路结构和LED为光源进行白光干涉三维测量,对干涉图像及元件面型的重构算法进行了仿真研究。使用Matlab软件,选取了两种面型结构函数,仿真得出重构的面型,选取5个参考点进行了对比。研究结果表明,白光干涉测量具有高精度、测量时间短、相对误差小于0.5%。