MEMS振动陀螺闭环自激驱动的理论分析及数值仿真

对采用AGC(automatic gain control)控制实现的陀螺闭环自激驱动系统进行了理论分析,利用平均技术和相平面法求解出了MEMS振动陀螺闭环自激驱动系统的起振条件以及幅度稳定条件的解析表达式,并进行了数值仿真验证。在该闭环驱动系统中,通过引入PI控制器消除了振动幅度控制的稳态误差。仿真结果很好地吻合了理论分析,理论分析结果可用于指导自激驱动系统的硬件实现。     

双组合式压电角速率陀螺传感器

介绍一种用于在复合振动状态２下能准确测量振角速率的夺电陀螺传感器。由于传感器使用双组合工敏感并采取力学参数对称，电路参数补偿，同步反向激励，分输出相减，两只敏感梁在驱动轴上作等频、等幅、反相位振动第一系列技术措施，有铲地消除了各种横向振动、冲击加速度的影响，保证了角速率的正确测量。     

基于光纤多波长激光器的相位延迟高精密测量系统设计

针对当前相位延迟测量系统,缺少对入射光源的分析,导致不同波长光源对应平移量误差大,造成相位延迟测量精度低的问题,设计了基于光纤多波长激光器的相位延迟高精密测量系统;通过分析光纤散射原因,选取532 nm半导体激光作为系统光源,采用伺服电机为系统供电,使用SGX5528光电探测器实现光转换为电,从而获得不同位置间的电位差;利用聚乙烯醇薄膜拉伸型人造偏振片,使入射的纵光或横光具有起偏特性,并测量偏振片的透振方向和横轴夹角,完成系统硬件设计;设置两束激光光源,调整偏振棱镜,使光强输出达到最大值,并利用直接测量法,计算待测波片的相位延迟,通过调整电光调制器晶轴方位,保证光束垂直入射到器件表面,完成系统软件设计,实现相位延迟高精密测量;实验结果表明,该系统在L₀、L₁、L₂位置下的平移量误差分别为0.008 mm、0.007 1 mm、0.002 mm,均小于理想允许误差,能够有效提高相位延迟测量精度。     

用于远距离测速的光纤准直器研究

为了在空气炮内弹道测速中提高光纤准直器的工作距离,对光纤准直器结构进行改进,以实现远距离探测。列举了几种常见的准直透镜。从高斯光束原理以及可实现光学探测工作距离的角度出发,在C-LENS透镜原理基础上,提出了直径为16 mm的空气炮弹丸测速装置,并设计了长距离光纤准直器。在ZEMAX软件中对准直器进行仿真,利用优化函数求出透镜最大工作距离,并通过光束质量分析仪检测准直器性能指标。仿真结果进一步验证了准直器的可行性。通过在导轨上进行长距离返回光耦合效率试验,证明了该设计基本满足10~1 500 mm的探测要求,为光纤准直器的长距离测量提供了技术参考。     

光纤振动传感系统相位调制模块的嵌入式设计

针对光纤振动传感系统测试与标定环节缺乏便携式振动信号驱动装置的问题,设计了一款基于FreeRTOS和STemWin嵌入式系统的压电陶瓷相位调制模块.该模块使用STM32嵌入式微控制器,结合H桥功率驱动对信号进行功率放大.利用FreeRTOS嵌入式操作系统进行多任务功能部件开发,并设计了STemWin人机交互界面.随后搭建分布式光纤振动传感系统对嵌入式相位调制模块进行测试,结果表明该模块可实现驱动信号频率、占空比、输出极性和电压的调节,并可在总长为11.769km的传感光纤上对冲击信号进行实时采集,且振动信号定位误差在41m以内,从而可满足各类光纤振动传感系统在长距离不同位置处进行振动测试与标定的需求.     

光纤中受激布里渊散射的应用及研究进展

简单介绍了光纤中受激布里渊散射的研究进展,阐述了受激布里渊散射在光纤传感器、光纤陀螺及相位共轭镜中应用的基本原理和研究现状以及光纤传感器、光纤陀螺和相位共轭镜目前的发展现状,评述了基于受激布里渊散射的传感器和相位共轭镜未来的发展前景。     

基于ADN8831的高精度光源驱动控制设计

针对光纤陀螺光源驱动控制特点,设计了一种新型高精度超辐射发光二极管(SLD)光源驱动控制系统.恒流源输出电流稳定且光源保护措施可靠,温控系统以高性能TEC控制器ADN8831为核心,功耗低,体积小且集成度高.测试结果表明:该系统性能优良,操作方便,恒流精度可达0.01%,温控精度优于0.005℃,光源输出光功率在-40～+70℃范围内比较稳定,能够满足光纤陀螺系统对光源控制精度和稳定性的要求.     

光纤远距离传输位移传感器

<正> 通常反射式光纤位移传感器的光纤有入射和接收光纤就可以工作,但是,测量精度较低。因此,增加了补偿光纤,使其长度和所经路径与入射、接收光纤相同,光源的光耦合到补偿光纤后直接照射到光敏元件上,光敏元件的输出经中间处理后负反馈控制光源电压。被接收     

谐振传感器技术中光学激振拾振原理研究

全光纤－谐振传器技术是８０年代中期出现的一种新型传感器技术，由于它兼有光纤、谐振传感技术和硅微结构的优点，因而被认为在航空、医学等领域尤其具有重要的应用价值。硅微细加工工艺、光学激振和拾振是这一技术研制中的三个着急问题。本将就方形硅膜片光学激振和拾振的原理进行了探讨和分析。     

叶端定时光纤传感器特性研究

为了探讨叶端定时光纤传感器的设计方法和设计依据,在实验测量的基础上建立了一个在高斯光束几何反射模型下的一维数值计算方法,可以在计算机上对叶端定时光纤传感器的特性进行计算分析,为叶端定时光纤传感器的优化设计提供了一个必要工具.对62.5/125多模光纤构成的19芯和37芯叶端定时光纤传感器的计算分析结果表明,传感器端面处的反射光斑半径在300 μm附近时有最佳的信噪比和接收光强波形;由发射光纤直接出射光束的19芯或37芯叶端定时传感器在与叶端的间距为1～3 mm范围内有较好性能;若用LD作为光源,37芯叶端定时传感器可以更好地的减少激光散斑的影响.     

多路振弦传感器的扫频激振技术

一种基于单片机比较模式的扫频激振技术实现的多路振弦传感器分时激振的新方法。与传统的激振方法相比,具有硬件电路简单、激振效果好、扫频信号频率可控等优点。固态继电器和恒流弱激振电路的应用,减小了电路的电磁辐射,避免了振弦的倍频振动,提高了振弦传感器振动的稳定性和一致性。     

三轴光纤陀螺样机研制及其关键技术

介绍一种小型三轴一体化光纤陀螺仪工程样机的研制.三轴一体化设计是三个光纤陀螺共用一套光源系统和信号处理电路系统,光源采用SLD光源,光源驱动电路为精密温控和恒流源驱动;信号处理电路采用方波调制和阶梯波反馈实现数字闭环;核心光路采用模块化设计;为了提高陀螺温度性能,建立了三轴陀螺全温误差模型并进行了补偿.工程样机测试表明,三轴光纤陀螺零值稳定性小于0.3°/h,零偏重复性小于0.2°/h,标度因数非线性小于50ppm,陀螺温度性能较好,具有较强的抗振动和冲击能力.     

准互易数字闭环铌酸锂光波导交变电场/电压传感器

本发明包括光源、环形器、起偏器、相位调制器、保偏延时光纤、测量光路、补偿光路、光电二极管、信号处理及光源驱动电路和信号输出与控制接口。起偏器与相位调制器之间的保偏光纤偏振轴以45°对轴熔接,测量光路的铌酸锂直波导传感单元与补偿光路的补偿光纤以90°对轴耦合。参与干涉的两正交偏振模式往返两次通过光路时发生模式互换,且经过相同的光程,构成光纤传导和波导传感的准互易反射式光路。本发明利用铌酸锂晶体的泡克尔斯电光效应对光相位进行调制,实现电场/电压测量,具有较高的灵敏度和测量精度,能有效地分离出被测电压的交直流分量,减少光路空间,易于大规模生产。     

白光玕涉型EFPI光纤应变传感器理论模型的研究

从光纤的耦合和多光束歼涉的原理出发，建立了非本征型Fabry-Perot玕涉仪光纤应变传感器的模型，并对其理论模型进行了详细地推导，得到了白光光源下玕涉型EFPI光纤应变传感器的理论计算公式。建立了传感器系统，用LED作为白光光源得到反射光谱。实验结果表明与理论模型数值模拟相一致，验证了理论模型的正确性。     

一种光纤传感器光源驱动电路的设计

半导体激光器作为光纤传感器的光源,其输出功率的稳定度直接影响着光纤传感器的准确度。根据光源的工作原理和输出特性,设计了一种应用于低温环境下的光源驱动电路。该电路基于自动功率控制(APC)原理,并引入了慢启动电路,有效防止了电源电压带来的干扰,延长了激光器的使用寿命。通过实验验证,该电路解决了激光器在使用中输出功率不稳定的问题,其稳定度优于0.5%,达到了较好的稳流效果。     

振弦式传感器激振策略优化

振弦式传感器的激励常用高压拨弦激振和低压扫频激振两种方式。高压拨弦激振对传感器损伤较大,信号衰减快,测量精度差;低压扫频激振扫描时间长,信号不宜拾取。提出一种反馈式低压激振方法,降低拨弦激振电压对传感器进行预激振,将反馈的振动频率信号作为输出,对传感器进行复振,可以在很短时间内使振弦达到共振状态。设计专用检测电路对调优后的激振策略进行验证,证明该方法激振时间短,共振幅度大。振动幅度的提高可增强抗干扰能力、降低信号处理电路成本、增加可用测量时间、提高频率测量精度。     

单模光纤耦合声发射传感器及其应用研究

根据声发射引起的扰动振动现象.提出采用单模光纤耦合器检测振动的声发射探测技术.单模光纤耦合传感器耦合输出与传感器耦合区长度和振动频率有确定的函数关系.分析和设计了熔锥耦合型单模光纤声发射振动传感器.搭建了相应的等强度悬臂梁振动监测及解调系统,通过与当前使用的压电振动传感器的室内实验,对比测试冲击信号和周期信号,验证了该传感器能有效实现振动扰动的检测.结合岩石试件破裂实验,进一步验证光纤耦合声发射振动传感器是能实现岩石声发射检测的一种新的检测技术方法.光纤耦合振动传感器以其灵敏度高,制作简单,抗干扰能力强,性价比高,使用简单等优点在其他光纤传感器和传统的电类传感器中,具有不可比拟的应用前景.     

采用有限元模型对武器发射架的仿真

当武器发射架固有频率处于激振频率范围内,在武器发射中产生的振动通常会影响武器的发射精度,所以了解发射架的固有频率及其相应的频率响应是对武器发射架进行振动控制的前提。该文借助MSC．NASTRON大型有限元分析软件首先对某型武器装备的武器发射架模型进行模态仿真分析。并通过模态仿真分析得出该发射架对武器发射精度影响最大的部分。其次对武器发射架进行频率响应的仿真可以得出影响发射精度最大的频率范围,并根据仿真的结果得出对下一步振动主动控制实验很有意义的结论。     

一种双通道结构的S波段掺铒光纤放大器

设计并构造了一种基于双环行器结构的S波段掺铒光纤放大器光源,利用掺铒光纤的弯曲损耗特性抑制了C波段的放大自发辐射,产生了S波段光输出。实验结果表明,设计双通放大器相对于传统的单程结构光输出的增益和带宽有了明显的优化。     

迈克尔逊干涉型光纤水听器研究与实现

设计了对偏振衰落不敏感的迈克尔逊干涉型光纤水听器,系统通过使用直接调制光源的相位载波零差检测方式实现了光纤水听器相位载波(PGC)解调,并给出了实验测试结果。由2个水听器组成水听器阵进行了水池实验,结果显示:该干涉型光纤水听器有明显的指向性,具有一定的潜在实际应用前景。