光纤、激光陀螺漂移测试卡

由西安工业大学研制的激光陀螺、光纤陀螺专用测试设备“陀螺漂移测试系统”的核心部件——光纤、激光陀螺漂移测试卡．他可以完成静态测试、转台测试、点火时刻、报高次数、稳定时间等多项参数的测量，弥补了进口设备的不足，使得测试精度提高了2个数量级．     

简讯

光纤、激光陀螺漂移测试卡由西安工业大学研制的激光陀螺、光纤陀螺专用测试设备“陀螺漂移测试系统”的核心部件———光纤、激光陀螺漂移测试卡.他可以完成静态测试、转台测试、点火时刻、报高次数、稳定时间等多项参数的测量,弥补了进口设备的不足,使得测试精度提高了2个数量级.(苗静)磨料射流光整加工技术及设备磨料射流光整加工技术是利用高压流体驱动含磨料的浆液从喷嘴喷出来抛光工件,磨料射流光整加工设备由高压水泵(或高压气泵),工作流体控制及传输装备,喷枪,磨料供给、回收、沉淀及循环装备,防护装备和相应电控系统构成.配合不同…     

组合陀螺测试系统的设计与实现

为提高惯性导航系统的主要性能参数精度,运用IFOG测试标准规范的性能指标测试方法,在PXI硬件测试平台和SGT320E型三轴多功能转台上,通过建立LabVIEW的信号处理模块,设计出了单轴光纤陀螺测试系统.实验结果表明：测试系统实现了光纤陀螺组合的电压/电流监测,电压、电流偏差低于10%;完成了PXI控制系统对转台转速、方向的控制和光纤陀螺的标度因数、零偏、分辨率等性能指标的测试功能,得到测试标度因数精度为±10%,零偏小于0.2°/s,分辨率小于0.03°/s.     

基于双MSP430芯片的光纤陀螺精密温控系统设计

光纤陀螺漂移的稳定性与温度之间存在很大关联,温度场的不均匀将影响光源稳定性等参数,从而引起陀螺漂移;同时由于环境温度不均匀也会造成陀螺参数标定测试结果不准确。因此设计精密温控系统来保障光纤陀螺等精密惯性元件的工作环境,对于提高陀螺精度具有重要的实际意义。本文以实际工程为背景,设计光纤陀螺仪温度控制系统,以模块化的设计实现工作环境温度的精密控制。本系统具有较强的通用性,模块化的设计可使系统便于安装和调试,最终能够使系统测温精度达到要求。     

光纤陀螺在动态自主定向系统中的应用

本文基于采用对地球自转角速率的北向分量在光纤陀螺上的输出进行正弦调制的办法,提出了一种新型的非机械陀螺定向系统.该系统通过对光纤陀螺的正弦输出信号进行数据采样及处理,利用最小二乘算法对正弦输出信号进行参数估计,计算出角速率输出的初始相位,从而确定出地球表面被测点子午面的真北方向,即系统的基准方位.同时,通过与光纤陀螺对称放置的加速度计可以测量出台面倾斜误差,可对光纤陀螺的数据输出量进行补偿,大大提高了系统的定向精度.该系统尤其适合军事领域应用的需要.     

光纤陀螺组合的多尺度多传感器数据融合

针对四个光纤陀螺的冗余组合,提出一种多尺度多传感器数据融合算法。该算法对4个光纤陀螺的冗余组合数据进行预处理,并对各个尺度上小波变换的系数采用自适应权值的方法进行数据融合,最后采用合适阈值和阈值函数对融合后的小波系数进行重构。仿真结果表明,该算法可以有效提高光纤陀螺组合系统的可靠性和精度,融合后的光纤陀螺组合精度可以提高一个数量级。     

光纤陀螺随机游走优化技术

针对高精度应用中光纤陀螺输出随机游走限制系统性能的问题, 通过选择合适的偏置相位,对光纤陀螺随机游走进行了优化.选取一组偏置相位序列,采集该组偏置相位序列下光纤陀螺系统的探测器输出,根据电子加性噪声、散粒噪声和光源相对强度噪声等影响光纤陀螺输出随机游走的主要噪声源的噪声特性,通过拟合方法实现3种噪声源的分离,结合理论推导得到最佳偏置相位和最佳噪声抑制比,从而使系统输出的随机游走系数最小.对光纤陀螺系统在最佳偏置相位和常规偏置相位处分别进行静态测试,测试结果表明：采用最佳偏置相位可将光纤陀螺的随机游走系数降低约50%,符合理论分析和计算结果.提出的光纤陀螺最佳偏置相位的拟合测试方法能获得与系统匹配的最佳偏置相位,满足工程实践的需要.     

光纤环内部温度场的分析和补偿

根据光纤陀螺在实际应用环境中温度的干扰,分析了光纤陀螺的内部热源,建立光纤环随温度变化的数学模型,设计和完成了光纤环在全温范围(-40℃~+60℃)的温度实验,分析光纤环的内外温差,确定补偿模型的系数,并对光纤陀螺在全温范围内的测试输出进行补偿。经验证,通过热设计和温度补偿有机结合的方式,光纤陀螺的零偏稳定性可以提高一倍,可以保证光纤陀螺长时间的稳定性和精度。     

复用双轴光纤陀螺仪

为了降低光纤陀螺的成本,提出一种采用时分复用方法的干涉型双轴光纤陀螺仪方案.通过在单轴光纤陀螺结构中增加2个耦合器和1个光纤环,得到复用双轴光纤陀螺的结构.由于不同长度光纤环的渡越时间不同,在合理设计2个光纤环长度比的条件下可应用时延差分调制方法,可以从调制周期中不同阶段的干涉强度信号中分别得到2个轴的角速率信息.基于上述方案制作了实验样机,对系统的功能和静态性能进行验证测试,结果表明:该方案样机角度随机游走优于0.05°/h1/2,零偏稳定性优于0.85°/h.此双轴系统将每轴角速率的成本约降低了原来的50%.     

消偏型光纤陀螺的原理及应用分析

干涉型光纤陀螺是通过光纤环的Sagnac效应来敏感外部的旋转角速度,在实际的光纤陀螺系统中,Sagnac效应十分微弱,光波偏振态的随机变化引起陀螺的输出漂移和标度因数的不稳定性,从而影响陀螺的性能,采用光学消偏方法可以减小偏振态对光纤陀螺性能的影响.运用琼斯矩阵分析Lyot光纤消偏器的原理及输入输出端口的互易性,探讨Lyot消偏器的结构参数,结合系统中光信号的特点分析了消偏器对光纤陀螺的影响,并探讨了消偏型光纤陀螺的最优结构.消偏光纤陀螺的测试采样输出数据维持在36.5～37.9,整体来看输出平稳,噪声得到了明显的抑制,从而验证了消偏光纤陀螺的原理及其结构设计的可行性.     

神经网络在光纤陀螺温度补偿中的应用

为了消除光纤陀螺的温度效应并提高陀螺的精度,将神经网络应用于光纤陀螺温度漂移模型的辨识和温度补偿中.采用神经网络算法中的误差反向传播算法,在采集的光纤陀螺漂移数据样本的基础上对其进行了非线性辨识,通过对所采集数据的学习训练出了有效的温度补偿网络,并用实验测试数据验证了该方法的有效性.数据分析表明,神经网络温度补偿方法可以明显改善陀螺的零偏稳定性能.     

基于光纤陀螺ARMA模型的罗经法自主对准工程实现

在完成光纤陀螺捷联惯导系统样机的罗经法初始对准基础上,为进一步提高初始对准的精度,建立3个光纤陀螺仪随机漂移数据的ARMA模型,采用卡尔曼滤波算法进行光纤陀螺仪随机漂移的精确估计.在三轴转台试验中分析了加入光纤陀螺随机漂移ARMA模型前后的罗经法对准精度,得出光纤陀螺ARMA模型能有效地提高初始对准的精度,验证了其在工程应用中的价值.     

基于总方差方法的光纤陀螺随机误差特性研究

为解决Allan方差在长相关时间上存在估计误差较大的问题,根据光纤陀螺随机误差信号的频率特性,提出了采用总方差来对光纤陀螺的随机误差特性进行分析的方法.用模拟的光纤陀螺各项随机噪声对Allan方差和总方差方法进行了比较仿真研究,并利用总方差方法分析和辨识了光纤陀螺实际测试数据中随机噪声的类型和噪声水平.试验结果表明在长相关时间上,总方差的值和实际的幂律谱噪声的行为特征是一致的;在平均因子较大的情况下,总方差能够有效地提高方差估计值的置信度,估计精度优于Allan方差分析方法.     

高精度数字闭环光纤陀螺的调制增益控制

高精度光纤陀螺广泛采用数字闭环处理的方案,因此闭环增益控制的误差将会影响到陀螺性能.从光纤陀螺的信号处理原理出发,分析了光纤陀螺的关键器件Y波导的半波电压波动对陀螺精度的影响,并针对此提出了光纤陀螺调制增益控制的原理.根据该原理,设计了基于四态调制的双闭环数字信号处理方案,用来对调制增益漂移进行实时跟踪和补偿.实验结果表明,该方案提高了陀螺的零偏稳定性以及标度因数线性度,改善了陀螺性能.     

基于光纤陀螺的捷联惯导系统的测试设计

我国煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大,目前主要采用人工丈量的方法测量标定开孔方位与角度参数,稳钻时间长、效率低、精度差。针对这一问题,提出基于光纤陀螺的捷联惯导系统开孔参数新方法,该系统采用陀螺与加速度计的捷联惯导系统对钻孔的方位角、倾角进行测量,可以显著提高钻孔方位与角度参数的标定效率与精度,降低管理成本。     

光纤陀螺启动漂移补偿技术研究

干涉型闭环光纤陀螺从加电开始至达到标称精度所需的时间称为启动时间。在此期间内陀螺输出存在较大的漂移,即启动漂移。为减小陀螺启动漂移、缩短陀螺启动时间,文章对陀螺启动漂移进行了理论分析和试验数据分析。指出陀螺启动漂移补偿模型中除考虑温度变化率的线性项外还应考虑温度变化率高次项的影响和温度影响。通过试验为某干涉型闭环光纤陀螺建立了启动温度漂移补偿模型。在室温下对该陀螺启动漂移的补偿结果表明该方法能有效减小陀螺的启动漂移,缩短陀螺的启动时间。     

谐振式光纤陀螺数字锁相放大器设计

介绍了基于双频率锯齿波组合调制的谐振式光纤陀螺（R-FOG）的检测原理,分析了数字系统信号相关检测的理论.通过分析陀螺输出信号的特点,利用可编程逻辑器件（FPGA）产生的同步方波进行解调,优化设计了一种用于R-FOG检测系统的数字锁相放大器,并分析了其相关检测的信噪比改善.应用于陀螺系统,实现了谐振频率快速、稳定的跟踪锁定.实验结果表明,设计的检测电路满足闭环反馈的精度要求,锁定时间为1.1 ms.     

USB2.O多路脉冲数据采集系统开发

针对在激光陀螺测试中,每4 ms一次的数据采集并与计算机实时通信时出现的各种问题,设计了一种基于USB2.0高速接口的多路脉冲采集系统.利用USB接口芯片中的端点缓冲区(FIFO)存放每4 ms采集到的数据,并以1 s为时间间隔把数据读入主机,成功的检测了陀螺在上电后2.8 s内的点火次数和点火时间,陀螺在2.8~2.9 s内的漂移量以及陀螺在2.9 s以后,每4 ms在三个方向上自由度的转动变化.本系统使用FPGA实现计数器及逻辑控制模块的功能,计数频率范围可达1×10-8~16 MHz.经实地测试,本系统准确可靠且能长时间稳定运行.     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

基于DSP的星载光纤陀螺数据采集电路设计

陀螺及陀螺信息采集系统是航天器的重要部件，光纤陀螺是一种新型的陀螺.介绍了光纤陀螺的基本工作原理——Sagnac效应；设计了陀螺的信息采集系统硬件和软件，采用DSP芯片进行数据采集和处理,速度快、精度高，满足了实时性的要求；介绍了光纤陀螺组合的基于TI公司的DSP产品TMS320VC5402芯片数据采集和温度采集电路的实现技术；根据应用的环境不同，给出了电路的可靠性设计.本设计可灵活扩展应用于其它惯性产品的嵌入式系统的设计之中.