水下激光成像系统准直器的研究

本文利用高斯光束传输特性,在水下激光成像的特定条件下,提出了设计准直器的一种新方法和最优化设计方案,并给出了最优化的流程图。计算了高斯光束通过准直器的象差,并 同步扫描水下激光成像系统准直器的设计实例。     

光纤陀螺捷联惯导系统热仿真研究

探讨了光纤陀螺热模型的建立方法,并进行了实验验证,在此基础上建立光纤陀螺捷联惯导初步热模型,利用基于液体动力学(CFD)的热分析软件Flotherm对惯导系统进行热仿真分析,通过仿真计算,从而得到惯导系统在室温条件下,通过自然对流散热达到稳定状态的温度云图,然后对系统实现方案进行优化热设计,使温度对光纤陀螺性能的影响尽量减小,并对下一步温补或温控方案提供理论支持与指导。     

皮线缆光纤衰减偏大问题浅析及应对方法

本文主要对非恒温恒湿环境下皮线缆（蝶形引入光缆）生产过程中出现的衰减偏大问题进行浅析。文章对湿度、张力、护套料、温度等因素进行了分点浅析,并对为应对皮线缆衰减偏大事故所采取的措施及所得结果进行总结分析。最终得出对皮线缆光纤衰减偏大起重要影响的因素。     

水下天然气管道分布式光纤泄漏检测系统实验分析

介绍了一种基于马赫-曾德尔(M-Z)和萨格纳克(Sagnac)混合干涉仪原理的分布式光纤泄漏检测系统,阐述了系统的工作原理及对泄漏点的定位方法。分别在空气和水下环境中进行实验,并分别在泄漏点距离法拉第旋转镜4025、7043、9050 m处进行实验,检测不同环境以及不同泄漏点位置对检测系统的影响。在泄漏点距离法拉第旋转镜为7043 m处重复做了20次实验,测试检测系统的精确度。实验结果表明:在水下环境中实验所得的干涉信号频谱强度较大,频带较宽;泄漏点距法拉第旋转镜越远,实验结果所得的绝对误差越大;系统能够检测出管道内气体压力为0.5 MPa,泄漏孔径为2.5 mm的微小泄漏信号并对泄漏点定位,平均相对定位误差为1.44%。     

自主式水下航行器试验平台的设计

为水下探测提供试验平台,设计了一台自主式水下航行器(AUV)。该航行器可被应用于海洋资源调查、港口安防、水产养殖、地貌观测等诸多方面。它可利用自身搭载的声呐、AHRS等传感器,实现水下自主航行、避障;并通过导航算法,实时地规划最优路径,完成水下地貌观测、资源探测。同时它也具备在水下未知环境,构建地图能力。     

光纤光栅滤波器在水下光通信系统中的应用

文章提出了一种基于光纤Bragg光栅(FBG)的用于水下光通信系统接收机前站的滤光方案,并采用耦合模理论分析了FBG的传输特性,数值模拟了Bragg波长为532nm、窄带、高反射率的均匀周期高斯切趾FBG。     

基于热扩芯光纤的光纤准直器特性研究

为了提高光纤和光器件之间的耦合效率,设计了由热扩芯光纤和自聚焦透镜构成的新型热扩芯光纤准直器。理论上分析了热扩芯光纤准直器的基本结构参数与光学特性的关系以及由3种失配导致的耦合插入损耗。研究发现,热扩芯光纤准直器的耦合特性与自聚焦透镜的参数有关,热扩芯光纤准直器在轴向间距和角度偏差上的耦合失配容限明显优于普通光纤准直器,横向位移损耗则高于普通光纤准直器。采用模场半径为15.4μm的热扩芯光纤与自聚焦常数为0.295mm-1的自聚焦透镜制备了热扩芯光纤准直器,并对热扩芯光纤准直器因3种失配导致的耦合插入损耗进行了理论和实验比较,结果表明实验数据与理论吻合较好,说明所设计的热扩芯光纤准直器可用于长距离光耦合和旋转连接器件。     

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究

工作环境温度的变化使光纤捷联惯导系统内部惯性器件产生了温度漂移,严重影响了系统输出精度。该文从便于工程实现角度出发,设计了一种基于光纤陀螺和石英加速度计温度漂移建模与补偿的方法。建模过程中参数取值通过转台试验获得。验证试验结果说明了建模与补偿的正确性与实用性。     

一种光纤式水下机器人滑觉传感器的研究

利用光纤的光强内调制原理设计了一种用于水下机器人的滑觉传感器。详细介绍了传感器的原理和设计方法,对传感器的静态、动态性能进行了理论和实验研究。用基于遗传算法的神经网络对滑觉传感器的动态性能进行了建摸和仿真,从传感器应用的角度出发,依据“逆模型”思想,采用神经网络对传感器建立辨识模型,从而提高了机械手的控制精度和灵敏度。     

聚合物光纤滤模器的研究

对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)芯聚合物光纤的临界弯曲半径进行了测试.利用光栅单色仪对采用不同尺寸滤模器的光纤出射光谱进行了测量.结果表明,PMMA芯聚合物光纤滤模器设计的最佳尺寸为半径1.5cm左右,且光纤缠绕圈数对滤模效果影响不大.     

捷联惯导系统中光纤陀螺温漂补偿研究

针对捷联惯导系统中光纤陀螺零偏在快速启动和不同温度条件下漂移较大的问题,从理论和大量试验上研究了其静态时、温漂特性,建立了影响导航系统姿态精度的温度漂移误差补偿的数学模型,并给出了模型参数.试验结果表明,该光纤陀螺零偏的温度输出特性具有较好的重复性,补偿后其在全温工作范围内的航向和姿态保持精度达到0.5(°)/300 s,较补偿前提高了60%以上,并将准备时间由原来的3 min缩短到10 s内,满足某型弹载系统要求.     

光子带隙光纤准直器回波损耗研究

研究了一种光子带隙光纤准直器。为了降低回波对光源的干扰,通常光纤准直器的回波损耗不应低于60 dB。由于带隙光纤端面没有反射,因此满足这一条件的带隙光纤准直器GRIN透镜入射面的倾斜角与普通光纤准直器不同。从高斯光束通过光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学和高斯光束耦合理论,推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光纤及GRIN透镜的参数,仿真分析了尾纤与GRIN透镜之间的间距及GRIN透镜的参数对准直器回波损耗的影响。结果表明,镀有增透膜时,当光子带隙光纤准直器的GRIN透镜入射面倾角等于3时,回波损耗大于60 dB。研究结果对进行光子带隙光纤准直器的设计具有指导意义。     

基于MFA的水下航行器控制方法研究

水下航行器是一种典型的非线性和欠驱动系统,在工作环境中会受到风浪流等外界干扰,难以建立精确的数学模型.水下航行器系统的复杂性与不确定性给运动控制器的设计带来了挑战,因此,针对水下航行器运动控制所应用的方法进行分析,引入无模型自适应(Model Free Adaptive,MFA)控制方法,并完成仿真验证.仿真结果表明,...     

光纤陀螺用SLD启动特性及影响研究

光纤陀螺的快速启动在军事、导航等领域极其重要,超辐射发光二极管(SLD)是光纤陀螺中启动速度最慢的器件.对SLD启动特性机理进行分析,采用高速数据采集卡对功率、驱动电流、温控电流和温度的变化情况进行了测试,得到了SLD的常温启动时间约为3～4 s,启动时的最大功率波动误差为4.5％,上电瞬间驱动电流上升时间约为0.3s,SLD的制冷电流与热沉温度存在0.12s的延迟,环境温度与理想温度偏差越大,启动时间越长,而且高温启动时间要比低温启动时间长.分析了不同温度下SLD启动对光纤陀螺附加零偏的影响,增加前放增益可减小附加零偏.     

水下自主航行器(AUV)建模仿真研究

本文对鱼雷形状的水下自主航行器的六自由度非线性动态模型的研制作了较为详细的介绍。该动态模型充分考虑了各方面的因素,其中包括静水力学,超重,流体力学,操舵、推进力和力矩等。此外模型还考虑了航行器动力学和环境的影响。     

水下航行器高速机动非线性特性研究

在强机动条件下,水下航行器运动模型的解算可能会出现分岔、突变和多解等现象,对应于水下航行器的运动会出现失稳现象。针对这一问题,采用系统稳定性、稳定性判别及分岔等理论,以及解算高维非线性系统的延拓算法,研究了各项参数对水下航行器高速运动稳定性等非线性特性的影响,求出了产生分岔等危险情况的数值解。研究结果对水下航行器的实际操作控制可提供有益指导。     

多段Lyot光纤消偏器研究

为了研究光纤消偏器的性能,使用琼斯传输矩阵化简方法,对2段、3段和4段Lyot光纤消偏器进行了理论分析和实验验证,归纳出多段Lyot光纤消偏器光纤段数N与偏振度的数学关系式,得出随着光纤消偏器段数增加其出射光偏振度有大幅降低的结论.结果表明,4段Lyot消偏器出射光偏振度为普通两段Lyot消偏器出射光偏振度的1/4,方差从0.0951下降为0.0245.该结果证明了理论的正确性,为实际制作多段Lyot消偏器提供了理论指导.