光纤陀螺的温度试验与误差补偿

分析了光纤陀螺的温度特性及非线性特性,并在组建光纤陀螺温度试验系统的基础上,进行了全温度范围下的位置试验和角速率试验,研究不同的温度及输入角速率对光纤陀螺输出的影响.根据试验结果,分别建立了光纤陀螺零偏的温度模型以及标度因数的温度和非线性模型,并采用最小二乘法拟合模型的参数.通过实测数据进行仿真验证,结果表明,建立的模型能够较好地描述光纤陀螺的温度及非线性特性,利用该模型进行光纤陀螺的温度和非线性误差补偿,取得了较好的效果,光纤陀螺的测试精度得到了较大程度的提高.     

光源光功率和偏振度对闭环光纤陀螺的影响

在建立闭环光纤陀螺光路数学模型的基础上,结合检测电路的闭环算法,分析了光源光功率、偏振度对闭环光纤陀螺的影响,推导出闭环光纤陀螺固有的标度因数误差,并进行了计算机仿真和实验验证,结果表明在实际闭环光纤陀螺中电路增益已经足够大使得光功率波动对其没有影响;通过减小和稳定光源出射光的偏振度有利于降低陀螺噪声,提高零偏长期稳定性和减小闭环光纤陀螺固有标度因数误差.     

Y波导残余强度调制对IFOG性能的影响

本文首先通过正弦波调制下干涉信号光强分析解调出光纤陀螺的输出信号,进而得出残余强度调制存在的情况下陀螺输出信号的变化情况,同时,通过分析陀螺信号的变化说明残余强度调制对光纤陀螺性能的影响与陀螺精度要求有关,精度越高,其影响越明显.其次,具体分析了数字闭环光纤陀螺受残余强度调制影响的情况下,其解调输出电压变化引起的数字阶梯高度变化,并通过残余强度调制系数与数字阶梯高度的关系式,说明了残余强度调制对光纤陀螺零偏和标度因数的影响.最后,对所得出的残余强度调制系数与光纤陀螺标度因数稳定性的关系进行了Matlab仿真,通过仿真结果,更进一步说明残余强度调制对数字闭环光纤陀螺标度因数稳定性的影响.     

光纤陀螺IMU的六位置旋转现场标定新方法

针对光纤陀螺惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的误差系数随时间推移而变化的问题,本文提出一种光纤陀螺IMU的六位置旋转现场高精度标定新方法,该方法在使用现场将光纤陀螺IMU在六个位置上进行十二次旋转,然后根据光纤陀螺IMU的误差模型建立42个非线性输入输出方程,通过旋转积分和对称位置误差相消,消除方程中的非线性项,最终求解出陀螺标度因数、陀螺常值漂移、陀螺安装误差和加速度计常值偏置等15个误差系数.实验结果表明,该方法可在没有精密转台的现场实现光纤陀螺IMU的精确标定,其标定精度与基于精密转台的标定精度相当.     

光纤陀螺标度因数与零偏测试及评价方法研究

为对舰船航姿测量系统应用背景下不同型号干涉型光纤陀螺(IFOG)的性能优劣做出准确评价,在[-35°/s,35°/s]角速度范围和100 Hz数据采样频率下,对两种型号的IFOG进行标度因数和零偏测试,并对其参数测试和性能评价方法进行研究。结果表明:在[-35°/s,35°/s]角速度范围内,B-215型IFOG的标度因数非线性度(剔除±20°/s奇异角速度点)优于KVH-13型,且两种IFOG在该范围内的标度因数非线性度均大于其在全量程范围内的标度因数非线性度;在100 Hz采样频率下,KVH-13型IFOG的零偏稳定性优于B-215型,且B-215型IFOG在该频率下的零偏稳定性优于其在2 000 Hz下的零偏稳定性。该测试方法可得出在特定测量范围和采样频率下IFOG的性能参数,有助于提高不同型号IFOG产品的可比性,为实际应用中IFOG的选型提供依据。     

旋转弹用MEMS陀螺性能测试

常规弹药在发射过程中具有高过载及高速旋转的特点,导致惯性测量单元由于过载和传感器量程不足无法实现正确测量,针对该问题设计了一种基于弹体自身旋转作为驱动的三轴MEMS陀螺.本文首先对该陀螺的工作原理及输出特性进行了分析,设计了相应的测试平台;然后借鉴常规陀螺的测试方法对其进行测试标定;最后对该陀螺输出与加速度关系、标度因数、非线性度、分辨率等性能进行了测试.从而验证该陀螺能够实现对外部角速率的测量,且能够正确敏感外部角速率的变化,最终验证了所设计陀螺的正确性.     

分立标定中捷联惯导标定参数间的关联性影响

光学捷联惯导误差随时间积累,分立式标定作为一种误差补偿技术,是提高惯导精度的必要手段。惯导标定参数主要有标度因数、安装偏角、零偏,文章在阐述IMU标定原理的基础上,推导了标定过程中参数误差的传播途径,理论分析了标定参数之间的关联性影响,得到以下结果:零偏重复性误差对标度因数和安装偏角的标定无影响;标度因数非线性和重复性误差对安装偏角和零偏的标定无影响;零偏稳定性误差对标定因数和安装偏角的标定有影响;陀螺的角度随机游走对陀螺三个标定参数均有影响;加速度计的随机噪声对加速度计的三个标定参数均有影响;陀螺的标度因数不对称性对陀螺的安装偏角和零偏的标定有影响;安装偏角重复性误差对陀螺的零偏标定有影响而对标度因数标度无影响,对加速度计的标度因数和零偏的标定无影响。结论对于惯导系统性能评估、误差分配和器件设备选型具有重要意义。     

基于λ/4波片的标度因数稳定性分析

针对实际应用中由于光纤电流互感器λ/4波片误差容限较小导致标度因数不稳定的问题,提出了一种标度因数补偿的新方法,该补偿方法大大提高了波片的误差容限,从而有效地提高了光纤电流互感器的标度因数稳定性.通过理论分析,给出了λ/4波片的理论模型,分析了要得到0.2％及0.01％的标度因数精度所要求的波片的对轴角度误差和相位延迟...     

光纤陀螺的温度特性分析及其建模研究

本文首次从光纤陀螺(IFOG)零偏的温度可重复性、不同IFOG的零偏随温度变化的差异性、温度梯度对IFOG零偏的影响、缓慢温度变化对IFOG零偏和标度因数的影响等方面对IFOG的温度特性进行了全面的实验研究,并首次利用小波分析建立了IFOG零偏和标度因数随温度变化的实时补偿模型.     

光纤陀螺性能数字评价系统的可视化研究

开发了一种接收并处理光纤陀螺信号的数字评价系统,它通过计算光纤陀螺的零漂、零偏重复性、标度因数等来评价光纤陀螺的性能。在Windows平台下采用VC 设计的数字采集处理系统能够实时控制进程、高速收发数据以及用图形和文字可视化显示其结果,并引进了帧结构来减少传输误差,使系统的可靠性增加,误码率也同时降低。     

基于BP网络的光纤陀螺刻度因子建模研究

针对光纤陀螺(FOG)随温度呈非线性变化的特性,提出了采用BP神经网络对刻度因子的温度误差建模的方法,以减小光纤陀螺输出误差;用BP网络对其建模的结果和传统的建模结果进行了比较,结果表明采用BP神经网络对刻度因子的建模是非常有效的.     

波片和偏振片对外差干涉仪非线性的影响

为了减小外差干涉仪的非线性误差,必须明确波片和偏振片对非线性误差的影响机理。通过理论分析和试验发现,波片和偏振片位于偏振分光镜之前和之后对非线性的影响是不同的。如果把有误差的波片和偏振片放置在偏振分光镜前面,其误差将100%地引入非线性。如果将相同的这些光学元件安装在干涉仪里面,有可能影响非线性,但通常在高阶误差范围内。     

Analysis and modeling for fiber-optic gyroscope scale factor based on environment temperature

To explore and reduce the nonlinear error and temperature dependency of fiber-optic gyroscope (FOG) scale factor, a scale factor modeling method based on temperature is presented in this paper. A hyperbolic curve fitting is proposed according to the characteristic of scale factor under stable temperature at first. Compared to traditional modeling methods, it shows that a higher precision model of scale factor can be obtained. Then the influence of temperature on scale factor is analyzed and then the hyperbolic curve fitting method is extended based on temperature, making it possible to work over the whole potential temperature range of the FOG without degrading the performance. This paper also provides the experimental and verification results. It can be seen that a high precision model of scale factor has been established, the temperature dependency of scale factor has been reduced effectively, and the error due to environment temperature is reduced by one order at least.     

An investigation of secondary wave-induced intensity modulation in fibre optic gyroscope

We propose a double-eigenfrequency-based method to determine the magnitude of the mode-mismatch-induced secondary waves in integrated optic chip in a fibre optic gyroscope (FOG). The experimental results show that the mode-mismatch-induced secondary waves have a magnitude corresponding to power coupling of ~?91.5 dB in the IOC. Based on the obtained secondary waves’ magnitude, the effect of secondary wave-induced intensity modulation on the FOG performance is investigated, and the simulation results show that it causes a scale factor error of ~0.01 ppm for a high-precision FOG (bias stability ~0.001 °/h).     

光纤陀螺刻度因子的建模方法

针对低精度光纤陀螺(FOG)刻度因子线性度较差的问题,提出了采用径向基函数(RBF)神经网络对刻度因子进行建模的方法,以减小光纤陀螺输出误差。通过测量数据对 RBF 神经网络进行训练,获得神经网络参数,根据神经网络结构和参数可以得到非线性刻度因子的解析表达式,将其作为刻度因子的模型,来提高 FOG 的精度。同时将 RBF 神经网络对刻度因子进行建模的结果与传统的建模结果进行了比较,验证了采用 RBF 神经网络对低精度刻度因子建模是非常有效的。     

基于BP神经网络的光纤陀螺仪温度建模研究

目前光纤陀螺应用广泛，但是其性能容易受到环境温度影响，从而影响到惯性导航系统的性能．光纤陀螺的温度特性具有非常复杂的非线性特点，而BP神经网络具有良好的逼近复杂非线性函数能力。使用BP神经网络建立光纤陀螺温度特性的黑箱模型，不对零漂和标度因子进行补偿，而直接对陀螺输出进行校正．经实际数据检验，该建模补偿方法比未经补偿和经过传统工程补偿方法的精度提高了两个数量级．与传统的线性模型相比较，本文基于BP神经网络建立的光纤陀螺温度模型具有补偿方法简单，精度高，通用性好等优点．     

弹载光纤陀螺旋转惯组误差自补偿技术

目前弹载惯性测量组合测试标定精度受外界干扰影响较大,特别是光纤陀螺温度稳定性低,易受环境温度影响参数变化,导致误差补偿效果不好。针对该问题,提出设计一种光纤陀螺旋转惯性测量组合。在惯性测量组合外加旋转轴,在导弹飞行过程中使惯性测量组合绕旋转轴连续旋转,将射前补偿不完全误差调制为周期项,从而达到误差自补偿的效果。理论分析和仿真结果表明,通过旋转不仅能自动补偿与转轴垂直方向惯性仪表的常值误差和部分安装误差,而且能补偿加速度计部分一次项误差、二次项误差和部分交叉轴耦合项误差,选择合适的旋转方案还可以完全消除旋转速度与陀螺仪标度因数误差、安转误差的耦合误差。     

Phase increment analysis of damped Duffing oscillators

A phase increment method is introduced to construct the response curves for the damped Duffing oscillator in primary, superharmonic, and subharmonic resonances. Non-linear parameters can be arbitrarily large. The algorithm is numerically stable. All resonance response curves are constructed in a unified manner. Closed loop curves are obtained in subharmonic resonances as opposed to open ended ones predicted by the perturbation method. Higher order resonances are constructed without difficulties. Loops are also observed in superharmonic resonances when non-linearity is not small.