基于法拉第效应的相位调制器研究

光纤陀螺作为一种由固态元件组成的全固态器件,已经成为惯性制导和导航领域的一种关键设备。针对光纤陀螺中相位调制器件结构过于复杂的问题,提出了一种基于法拉第效应的相位调制器。本文首先分析了光纤环中的法拉第效应原理,在此基础上提出了一种新的相位调制器方案。该方案可以大大简化相位调制器的结构,降低陀螺成本。对低成本光纤陀螺的工程化应用具有非常显著的影响。     

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。     

光纤陀螺技术研究

阐述了光纤陀螺研制中的主要技术问题和陀螺样机的研究结果。借助琼斯距阵 ,建立了光纤陀螺偏振过程模型 ,导出了陀螺输出表达式 ,阐明了提高陀螺性能的主要技术关键问题。对庞加球 ( Poincare)也作了同样的说明     

一种利用光纤陀螺测量转轴转矩的方法研究

利用光纤陀螺测速原理,测量转轴的转矩。综述了转矩测量的原理、发展和运用技术。在两截面处用两只光纤陀螺测量两截面的相对转速,通过对相对转速积分,得到两截面的相对转角,进而实现转矩的测量,实现大型机械设备主传动的动力监测。为设备自动化、智能化奠定基础。     

扭转螺旋型力学微弯长周期光纤光栅的光谱特性

利用两个交替放置的周期性V型刻槽板对均匀扭转后的普通单模光纤径向施力制作螺旋型力学微弯长周期光纤光栅(H-MLPFG)。通过实验研究了周期压力和扭转率对该光栅传输谱特性的影响,以及其偏振相关特性。结果表明,施加在光纤的径向压力可以改变H-MLPFG的耦合强度,但不影响其谐振波长变化,LP_(13)耦合模耦合强度在波长1 549.75nm处为30.1dB。当光纤扭转率由0增大到5.38rad/cm,LP_(11)、LP_(12)和LP_(13)模对应的扭转灵敏度分别为1.59、1.82和2.24nm/(rad·cm~(-1))。光纤扭转率为0.90rad/cm时,LP_(13)包层模具有最大偏振相关损耗,在波长1 550.45nm处偏振相关损耗约为6.86dB,对应的谐振波长分离值为1.4nm。该方法制作的LPFG模式耦合强度和谐振波长具有可调谐和可重构性的优点、且结构简单,在光纤通信和传感领域具有潜在的应用价值。     

光纤陀螺的初步探讨

随着科学技术的不断进步,加工工艺的不断更新,陀螺也从机械式陀螺向激光陀螺,光纤陀螺等更先进的技术方向发展.介绍光纤陀螺的基本工作原理,并以集成光学型光纤陀螺的闭环检测为例,在理论上对光纤陀螺的检测进行初步的讨论.对光纤陀螺某些关键技术及其今后的发展趋势做了阐述.     

用于光纤陀螺系统的GaAs集成光学波导器件研究

光纤陀螺是一种完全静止型的传感器，为了进一步缩小它的体积，提高它的性能，将其光学处理部件集成光学化是必不可少的。ＧａＡｓ材料具有优良的温度特性，抗辐射特性，以及优良的材料生长特性和微细加工特性，特别适合于要求高的光纤陀螺用的集成光学器件的研制。     

用于光纤陀螺系统的GaAs集成光学波导器件研究

光纤陀螺是一种完全静止型的光学传感器，为了进一步缩小它的体积，提高它的性能，将其光学处理部件集成光学化是必不可少的．GaAs材料具有优良的温度特性，抗辐射特性，以及优良的材料生长特性和微细加工特性，特别适合于要求高的光纤陀螺用的集成光学器件的研制。本文报导了工作于1．3μm光波波长，分束比为50：50（±5％），相位调制宽达到1GHz，半波电压小于10V，偏振器消光比大于60dB的光纤陀螺用集成光学器件的理论研究和实验研究的结果。     

光纤陀螺的时变梯度场效应

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。     

光纤陀螺技术研究

介绍光纤陀螺原理，集成光器件及相关检测技术。     

光纤陀螺用SLD光源的控制方法研究

光源控制技术是光纤陀螺技术研究领域的关键技术之一.为进一步提高光源的控制精度,从SLD光源驱动原理出发,提出光源模拟控制与数字控制方案,分析了电路原理,结合实际研究情况,从恒流精度、温控精度及光功率等关键技术指标出发,对两种方案进行比较并给出结论.     

D/A量化对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响分析

光纤陀螺全数字闭环检测方案的最小反馈相移由D/A的位数确定。通过建立全数字闭环光纤陀螺的Sigma-delta模型,从量化噪声的角度分析了D/A位数对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响。研究了闭环检测对量化噪声的抑制作用及其对光纤陀螺输出精度的影响。实验结果与理论分析吻合,结果表明:由于闭环系统本身对量化噪声的抑制作用,量化噪声不会成为影响中、低精度光纤陀螺检测系统精度的主要误差源,实际D/A选型过程中可以根据系统对非线性、动态范围的要求结合的理论计算方法对D/A位数进行选取。     

Digitalization optical open loop test system for fiber optic gyroscope

In order to receive and process the open loop signal from fiber optic gyroscopes speedily, stably and expediently, and to realize the amity interface between human and machine, a digital system that can convert GPIB (general purpose interface bus) parallel bus into Universal Serial Bus is developed. All the interface functions of GPIB and the hardware system are realized through FPGA. With a digital sampling and processing system designed with VC++ in Windows platform, the real-time controlling procedure, high-speed receiving and sending data can be carried out, and the results can be displayed too. So the design of the system is flexible, the reliability and the stability are improved, error rate is no more than 10⁻¹¹, the highest bit rate is 8 MB/s and the open loop detection system for optic fiber gyros achieves standardization and complete digitalization simultaneously. __________ Translated from Chinese Journal of Scientific Instrument, 2005, 26(10) (in Chinese)     

基于光纤Sagnac干涉仪的高精度宽谱光源平均波长测量技术

精确测量宽谱光源平均波长对研制高精度光纤陀螺具有重要意义.提出了一种高精度宽谱光源平均波长测量方法.采用全保偏Sagnac环形干涉仪实现宽谱光信号的干涉,采用微弱相位信号检测技术实现光波长信息的提取.推导出了宽谱光平均波长的数学模型,提出了光路设计方案和信号处理方案,提出了不敏感Sagnac效应的四态方波偏置调制单边解调的波长检测算法.精度分析表明该方案可以实现高精度的宽谱光源平均波长测量.设计了基于FPGA的微弱信号检测电路实现±π/2 ±3π/2四态方波偏置调制单边解调加闭环反馈算法,验证了该测量方法的可行性.     

用于光纤陀螺性能评价的数字化系统的研究

介绍了光纤陀螺开环信号的数字评价系统。把锁相放大器提取的陀螺信号输出到计算机,设计出友好的人机界面;用零漂、标度因数等参数来评价光纤陀螺的性能。PC机和SR830分别采用USB和GPIB(general-purposeintefacebus)接口,这样在Windows平台下采用VC++设计的数字采集处理系统就可以实时控制进程、高速收发数据以及用图形和文字可视化显示其结果,使系统的可靠性增加,误码率降低,同时检测系统也实现了标准化。     

光纤陀螺仪自动测试系统设计

为了满足多种型号光纤陀螺仪的复杂测试需求,该文设计了一种光纤陀螺仪自动测试系统。该测试系统具有基于FPGA的硬件主板与模块化可更换的陀螺仪电源、信号采集子板,支持多串口测试协议,采集的数据通过串口转换后统一发送到上位机软件端进行存储、分析和显示,可导入模板实现测试、参数标定全程自动化,并生成统计报表。该系统遵循GJB 2426A—2004标准,能兼容市面90%以上的各型光纤陀螺仪,可自动化完成光纤陀螺仪的基本性能测试,大大提升产品研发检测的效率。     

光纤陀螺用光学器件的匹配优化

针对光纤陀螺采用分立光学器件组装的特点,从光纤类型匹配、损耗匹配、偏振特性匹配几个方面讨论了对光纤陀螺精度的影响。给出了组成光纤陀螺各器件的理想匹配参数和光学器件的保偏尾纤连接时的对轴精度的优化,提高了光纤陀螺批量生产的一致性、稳定性、重复性以及光纤陀螺的性能。     

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。