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。     

光纤陀螺中Y波导振动特性分析

光纤陀螺由于无运动部件,因此具有良好的抗振动、抗冲击特性,但是在实际的工程运用中,对于高精度光纤陀螺其振动误差直接影响着实际运用性能。本文分析了构成高精度光纤陀螺的关键部件Y波导的振动误差原理,并阐述了其对光纤陀螺输出信号的影响,随之提出了采用基于四状态的双闭环数字信号处理方案来跟踪和补偿Y波导振动误差的方法 ,实验结果表明该补偿方案可以很好的对由振动导致的Y波导产生的非互易性相移给予补偿。     

三轴一体化光纤陀螺的Allan方差分析

为减小光纤陀螺仪的误差,提高精度,需要对陀螺仪进行误差估计和补偿。为此建立了光纤陀螺仪的误差模型,用Allan方差对三轴一体化光纤陀螺的输出进行误差分析,辨识出各项随机误差系数,得到影响光纤陀螺性能的误差源,进而对三轴一体化光纤陀螺的研制提出改进意见。     

光纤陀螺标度因数的精确标定与补偿

根据光纤陀螺信号静态漂移的数学模型，提出了一种选代标定方法，可以精确地补偿光纤陀螺的标度因数和安装偏角误差。考虑光纤陀螺标度因数与温度的非线性关系，采用了BP神经网络进行温度补偿，取得了理想的效果。     

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。     

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。     

光纤环温度性能分析软件设计

介绍了影响光纤陀螺温度性能的主要因素—Shupe效应,论述了基于LabVIEW软件设计开发的光纤环温度性能分析软件的程序组成和功能,并利用光纤环温度性能分析软件开展了内外热源两种工作条件下,光纤陀螺温度性能的仿真分析及与光纤陀螺测试结果的对比评价。结果表明,仿真分析结果与光纤陀螺测试结果一致,光纤环温度性能仿真分析软件能够将光纤环有限元分析结果与光纤陀螺输出有机结合。     

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。     

基于光纤陀螺的定向瞄准组合系统研究

详细的论述了光纤陀螺定向、瞄准组合系统的基本原理,分析了各种误差对定向精度的影响,提出相应的补偿措施.测试结果显示在3min之内定向精度达到2,可以满足导弹的近距离瞄准要求.     

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。     

动力调谐挠性陀螺仪、光纤陀螺仪的测试及分析

动力调谐陀螺仪和光纤陀螺仪是目前应用非常广泛的陀螺仪,对于它们的测试显得非常重要,本文对动力调谐挠性陀螺仪及光纤陀螺仪的测试内容、测试方法以及相关的误差分析进行介绍,并简单介绍当前的测试状况。     

光纤位移传感的改进网络补偿方法研究

本文研究了一种改进的网络补偿方法，在建立四光纤位移传感结构的数学模型基础上，说明了该方法的补偿机理，并对影响补偿性能的因素进行了分析。改进网络法具有补偿性能完善、实现简单的特点，对于光纤位移传感、粗糙度传感等具有重要的实用价值。     

利用光纤曲率传感器重建三维曲面结构

为了实现对弯曲结构的三维空间数据的测量与重建,建立了光纤曲率传感器的准分布式测量系统。对该系统中传感器的布置方式、空间弯曲曲率和扭转角的测量及三维结构重建方法进行了研究。首先,将光纤曲率传感器绕成环形,布置在柔性基底的两个对称表面,组成准分布式测量系统。根据线性叠加原理,同时测量出结构的弯曲和扭转变形。使用光纤曲率传感器提供的弯曲和扭转信息,采用微分几何的方法,建立由曲线切线和曲率确定的运动坐标系,在运动坐标系中根据空间结构的扭转角确定密切平面。然后,在密切平面中进行曲线的弯曲计算和运动坐标系的变换分析,并进行拟合过程的公式推导。最后,对该方法进行了试算验证,并利用准分布式测量系统对两支点间距为500 mm的简支梁进行了结构重建。结果显示,在相邻两检测点进行20点插值时,简支梁曲线的最大偏差为1.1 mm,表明设计的系统和重建方法能够较高精度地实现曲面结构的三维重建。     

光纤陀螺用SLD光源驱动电路

半导体激光光源超辐射二极管 ( SLD)的稳定性对光纤陀螺 ( FOG)的性能有重要影响 ,介绍了 SL D稳定性要求及驱动电路控制的原理 ,并分析了实现控制的几种方案。这对其他高精度要求的半导体激光光源也具有通用性     

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     

少模光纤倾斜光栅制备及扭转传感研究

设计了一种基于少模光纤倾斜布拉格光栅的反射型扭转传感器,小角度倾斜光栅中的纤芯基模与二阶模在光栅处发生互耦,通过测量该过程形成的反射峰强度变化实现扭转测量。分析了光栅倾斜角度对模式耦合效率的影响,采用相位掩模板法在线刻写光栅技术,在少模光纤上刻写了不同的小角度倾斜光栅;在此基础上选择倾斜角度为1°的光栅进行了单点、双点扭转传感实验,实验表明其反射光谱中基模与二阶模的互耦合峰(LP₀₁-LP₁₁)对光纤扭转敏感,可以实现对扭转角度大小的测量。在-50°～-150°逆时针扭转过程中,扭转灵敏度为0.52 dB/(rad·m^-1),而在40°～190°顺时针扭转的角度范围内,扭转灵敏度为0.34 dB/(rad·m^-1)。这种传感器具有在单根光纤上实现多点扭转传感的潜力,在多点扭转监测方面具有应用前景。