光纤环的应力测试分析

光纤环作为光纤陀螺的主要构成部分,其内部应力变化会给陀螺精度带来不可忽视的影响。介绍了光纤应力分析仪的工作原理,并初步探讨光纤环在各种条件下的应力分布及使用光纤应力分析仪对其进行其测试的结果。通过ANSYS有限元分析光纤环支架在不同温度变化和振动前后对光纤环应力变化的影响。在此基础上,提出了陀螺结构改进方法。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

光纤陀螺结构细分及材料优选

介绍了温度场和应力引起光纤陀螺误差的机理,通过对光纤陀螺的结构细分,采用不同材料分别建立有限元模型,进行模态分析、热应力分析和瞬态温度分析,选取具有代表性的新型材料铍铝合金和因瓦合金与传统铝合金进行对比。结果表明,铍铝合金可以提高光纤陀螺的固有频率,同时提高光纤陀螺的温度性能,因瓦合金可以大幅度降低光纤陀螺光纤线圈的应力变化,将光纤陀螺结构细分,进行材料优选,可以显著提高光纤陀螺的温度性能和动态输出精度,并得到试验论证。     

基于内模的光纤陀螺温控系统设计

本文针对光纤陀螺对温度敏感这一特性,在充分分析光纤陀螺物理特性基础上,分析了温度对陀螺噪声、陀螺光源的影响,温度的变化将导致光线环中不同区段上光纤的折射率不同,这种不同将最终导致光纤陀螺的零点随温度的变化而发生漂移;随后建立了相应的温度误差模型;通过最小二乘拟合,建立了较为准确的控制对象模型,采用内模控制方法对温控系统进行了设计,其设计原理简单、跟踪调节性能好、鲁棒性强、参数整定直观明了,能消除不可测干扰的影响;最后通过系统仿真,对分别用内模控制和常规PID控制设计的温控系统进行了比较,通过比较分析,验证了内模控制对于本系统所具有的优越性,研究成果对设计高精度温度控制系统有着重要的参考价值。     

闭环光纤陀螺零偏与标度因数的综合补偿

温度特性和非线性是影响光纤陀螺精度的重要因素,为研究闭环光纤陀螺的复合模型及补偿方法,在组建的测试系统下,在全温范围内各速率点处分别测试闭环光纤陀螺仪的标度因数和零偏。根据所测结果,分别建立与温度、速率相关的零偏和标度因数非线性模型,采用多项式回归分析的方法确定模型的参数。通过实测验证:建立的模型能够较好地反应光纤陀螺的温度与标度因数非线性特性,采用该模型对IFOG进行综合补偿后,其精度有了较大的提高。相比于传统方法,该方法简单,可靠,经济且易于实现。     

大机动工况下陀螺光纤环形变动态响应分析

为研究航天器姿态机动时瞬变加速度场下陀螺光纤环的形变机理,通过有限元分析,进行了陀螺光纤环瞬态响应分析.根据光纤环组件各部分材料和结构参数建立光纤环组件的有限元模型,施加最大值为10 g的瞬变加速度激励信号,进行了光纤环组件的瞬态响应分析,并选取光纤环组件各部分的关键节点,根据计算结果得出节点位移动态响应.分析结果表明...     

光纤陀螺在球面非均匀磁场中的磁敏感性研究

磁光法拉第效应是光纤陀螺中存在的非互易效应,会在陀螺输出零位附加一个固定偏置,从而影响光纤陀螺的精度。针对陀螺内部电路的辐射磁场为球面非均匀磁场的特点,建立了球面非均匀磁场的光纤陀螺磁敏感误差模型。采用数值模拟的方法分析了球面非均匀磁场对光纤陀螺磁敏感性的影响并进行了实验验证。实验证明,球面磁场源距离光纤环越近,光纤陀螺磁敏感误差越大;球面磁场源位于光纤环中心轴附近时,光纤陀螺磁敏感误差较小;球面磁场源在光纤环内部中心轴向移动时,光纤陀螺磁敏感误差基本不变。     

光纤陀螺的时变梯度场效应

光纤陀螺是一种高稳定性的绝对角度传感器,去偏陀螺的光纤传感环是由200～1000m 普通单模光纤(SMF)绕在直径为3～10cm 圆柱支架筒上。时变温度梯度场和时变应变对光纤的位相"调制"作用会引入非互易相位误差。本文给出了时变梯度场对光纤陀螺输出的影响,并给出了实验结果和光纤陀螺传感环的制作方法。     

数字闭环干涉式光纤陀螺的控制器设计与仿真

光纤陀螺与传统的机械陀螺相比,具有动态范围大、成本低、体积小、可靠性高等优点.数字闭环干涉式光纤陀螺(IFOG)的动态性能受控制系统设计的影响.现根据光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的数学模型,设计了模糊自适应PID控制器.仿真结果显示,设计的控制器能够有效地增强系统的鲁棒性,缩短调节时间,改善系统的动态性能.     

干涉式光纤陀螺控制器的设计与仿真

光纤陀螺的研究与开发目前主要集中在工程应用技术方面.干涉式光纤陀螺(IFOG)的动态性能受控制系统设计的影响.现根据干涉式光纤陀螺数字闭环检测过程,建立了控制系统的动态模型,详细分析并设计了数字PID控制器和IIR滤波器.仿真结果显示,设计的控制器能够有效地提高干涉式光纤陀螺的输出带宽,改善系统的动态特性.     

基于RBF神经网络的数字闭环光纤陀螺温度误差补偿

为了消除数字闭环光纤陀螺温度误差,设计了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度误差补偿方案,对该方案所采用的标度因数误差模型和偏置误差模型进行了研究。首先,根据光纤陀螺的温度误差分布情况设计了标度因数误差和偏置误差联合补偿的方案。接着,将基于多尺度分析的噪声和趋势项分离算法应用于建模数据预处理,以提高建模数据准确性。然后,建立了RBF神经网络模型,并改进模型的学习方法以防止网络的过拟合。最后,讨论了模型输入向量对神经网络规模的影响。温度补偿的结果表明：标度因数误差模型的残差均方（RMS）达到0.73 ,偏置误差模型的RMS达到0.051 。该建模方法可以满足中、高精度光纤陀螺实时温度补偿的要求。     

碳纤维复合材料涂层厚度涡流法测量的研究

基于涡流法对碳纤维复合材料涂层厚度的测量进行研究,结合材料属性及组织特点,利用ANSYS软件对非磁性超低电导率基体材料上涂层厚度的涡流法测量作二维仿真,然后采用电导率混合分块赋值的方法来模拟材料电导率不均匀性并进行有限元分析和实验验证,仿真计算与实验结果吻合较好.分析结果表明通过选择合适的检测频率可以使探头线圈阻抗与涂层厚度有很好的线性相关性和检测分辨率.该方法很好地反映了材料属性的特点,提高了碳纤维复合材料涂层涡流测厚仿真的准确性,为碳纤维复合材料涂层厚度的涡流法高精度测量提供了可靠的理论依据和技术支持.     

光纤陀螺的振动特性研究

光纤陀螺作为机载导航设备应用时,环境振动对陀螺精度的影响不容忽视。现初步探讨了光纤陀螺的振动特性。通过ANSYS有限元振动模态分析与正弦扫频振动下的陀螺零偏输出实验,研究了单轴光纤陀螺的结构体共振频率以及振动对陀螺性能的影响,并在此基础上,提出了陀螺结构设计的改进方法。     

温度自补偿高灵敏度非本征光纤珐珀横向负载传感器

为了提高光纤EFPI传感器的灵敏度,提出了一种新型EFPI传感结构,并对其温度特性以及横向负载特性进行了研究。首先,介绍了采用端面镀钯金膜的光纤EFPI传感器的结构及其制作方法;接着,建立了镀钯金膜光纤EFPI的温度传感模型,并通过Solidworks、Hypermesh与有限元分析软件ANSYS联合仿真,对它在不同受压力下进行理论模拟,获得了腔长变化与压力之间的关系;最后,对传统的光纤EFPI与镀钯金膜光纤EFPI的温度和横向负载特性进行了对比试验。试验结果表明,镀钯金膜光纤EFPI的温度灵敏度为6.083pm/℃,具有温度自补偿特性;它对横向负载的检测灵敏度可达40.83m/g,相对于传统的光纤EFPI横向负载的灵敏度提高了2.10倍。实验结果与理论分析相符合,为实际制作具有温度自补偿的高灵敏度光纤EFPI传感器提供了理论与实验依据。     

汽车CAE软件系统的应用研究

论述了汽车 CAE软件系统的功能 ,对 HB670 1轻型客车进行了动力性计算和验证及传动系参数优选 ,对HB6790型客车进行了有限元分析和可靠性行驶试验 ,应用表明 ,该软件实现了初始方案到优化设计的计算机模拟 ,进而缩短产品的生产周期 ,减少实验次数 ,提高产品质量     

光纤陀螺用Y波导半波电压稳定性的研究

Y波导是数字闭环光纤陀螺的核心器件,其半波电压的稳定性直接影响光纤陀螺标度因数的稳定性.工作温度是影响Y波导半波电压稳定性的主要因素,从Y波导物理特性的理论推导和Y波导半波电压随温度变化的实验可以得到半波电压与温度近似成线性规律,实验中半波电压随温度变化线性拟合中产生的非线性误差主要受Y波导的外电场和机械应力的影响.通过对Y波导的半波电压进行标定补偿,使陀螺处于最佳调制状态,从而使其在整个工作温度内获得高稳定性的标度因数.     

基于Preisach模型的永磁同步轮毂电机损耗及温度场建模与分析

针对永磁同步轮毂电机运行过程中发热明显,严重影响永磁体性能和电机寿命的问题。开展电机铁心材料磁滞特性试验,测试一维磁化条件下的磁滞回线,考虑不同磁场强度和磁场高频特性对磁滞特性的影响。考虑到经典Preisach理论无法解释磁场频率过高的现象,基于对称小回环（Symmetric minor loops, SML）的密度函数离散化方法建立高频磁场强度变化的磁滞特性模型,通过与试验结果的对比发现该方法预测结果准确,对于在不同频率下的磁化特性有很好的模拟效果。根据铁心损耗的影响因素分析,提出考虑旋转磁化影响、磁密谐波影响的铁心损耗旋-交系数计算铁心损耗。最后建立电机三维温度场模型,仿真计算不同工况下各个部件的温升情况及危险点,并在试验台上进行电机温升试验,与仿真结果进行对比验证。仿真结果电机温度最大值为73.2℃,试验最高温度为72.6℃,证明电机损耗计算以及温度场仿真的准确性。研究结果表明,考虑磁场强度和磁场频率对铁心磁化特性的影响,能有效改善电机电磁计算中的缺陷,提高电机电磁场、损耗及温度预测的准确性。