宇航用光纤辐射效应及加固技术进展

光纤陀螺中的光纤环是受空间辐射影响最严重的部件,辐射环境下光纤损耗增加及光传输性能下降会影响陀螺的测量精度,甚至造成陀螺失效。本文对光纤的辐射效应规律及机理进行了分析,介绍了掺杂杂质离子法、包层控制法、预辐照法、光褪色心法等光纤的加固技术,旨在为该领域深入研究提供参考。     

数字信号处理技术在新型惯导系统中应用的研究

数字信号处理是一种具有特殊结构的微处理器,可以用来快速实现各种数据信号处理算法,在新型惯导系统———光纤陀螺的应用中取得了很好的效果,使得陀螺系统质量轻,耗电少,成本低,寿命长,体积小,在军民品中都有广泛的应用前景。飞机、飞船和轮船一直都使用陀螺定位仪来导航,最新技术的定位仪是光纤陀螺,采用光纤技术的光纤陀螺很好地解决了汽车、建筑、工业机器人,天线系统和大型农场的农业机械定位问题,方便且灵敏的光纤陀螺在陀螺定位领域具有广泛的应用前景。基于萨格奈克效应（ＳａｇｎａｃＥｆｅｃｔ）的第一代干涉型光纤陀螺经过了２０年的研究历程,期间几乎所有内在与外在的噪声因素都得到了分析与消除,检测的方法也得到了很大的改进,使得光纤陀螺在军民两方面都有着重要的应用背景。     

光纤陀螺技术及应用

简单回顾了光纤陀螺30年的技术研究和应用情况;介绍了光纤陀螺的基本原理,总结了光纤陀螺的特点和关键应用技术;以光纤陀螺在光电探测和卫星观测系统中的应用为主要背景,详细介绍了具有代表性的LN200系列光纤陀螺惯性系统的技术特点和应用情况;同时介绍了光纤陀螺在机载红外前视、红外天体观测平台和高精度对地观测卫星中的典型应用,为光纤陀螺在相关领域的应用提供了参考和依据。简单总结了我国光纤陀螺的发展和应用情况。经过30年的发展,光纤陀螺及相关技术已达到很高的水平,已成为惯性系统的主流和首选仪表。     

集成化光纤陀螺发展现状及趋势

无人机、机器人以及自动驾驶等领域对光纤陀螺尺寸、重量、成本综合性能提升有着迫切的需求,具有小体积、高性能、低成本等技术优势的集成化光纤陀螺成为目前的研究热点。文章梳理了美国、俄罗斯等在集成化光纤陀螺方面的最新研究成果和产品技术动态,从集成光学芯片设计加工、微小型高对称光纤环圈绕制、集成光学芯片与微小型光纤环圈直接耦合三个方面,阐述了集成化光纤陀螺面临的技术和工艺难题,分析了解决方案。最后,展望了集成化光纤陀螺的未来发展趋势和应用前景。     

光纤陀螺输出信号模拟及计数卡的设计

光纤陀螺是一种敏感的、相对于惯性空间角运动的新型传感器。本文研究了计数式光纤陀螺输出信号模拟的方法、电路设计及计数卡的具体实现电路和软件编程方法。设计的信号模拟电路精确模拟了光纤陀螺输出信号的波形，给计数卡提供了准确的输入测试信号。设计的计数卡具有电路简单、精度高的特点，通过对实际陀螺的测试，正确可靠。     

适用于光纤陀螺的保偏光纤特性研究

在光纤陀螺中,保偏光纤性能的优劣直接影响陀螺的输出精度和温度特性.理论分析了光纤参数,特别是光纤涂层与陀螺稳定性的关系,通过改善特定的光纤涂层指标,光纤在时变温度场下的可靠性得到提高,并最终保证了陀螺具有更强的抗环境干扰能力.将理论预测与实际工程应用相结合,采用改进后的保偏光纤绕制的陀螺,表现出了更好的温度性能,基于对保偏光纤特性的理论和初步实验研究,强调了一直以来被忽视的保偏光纤参数在光纤陀螺应用中的重要性.     

面向光纤陀螺发展需求的空芯微结构光纤的弯曲特性研究

空芯微结构光纤的弯曲损耗是决定其能否真正应用到光纤陀螺中的一个核心指标。设计并成功拉制出一款具有超低弯曲损耗的19芯空芯光子带隙光纤，通过与拉制的具有相近纤芯直径的空芯反谐振光纤进行对比，详细探究了空芯微结构光纤弯曲损耗的产生机理，证明了空芯光子带隙光纤具有更优异的抗弯曲特性。使用对称缠绕法，在0.25 cm的极限弯曲半径下，实验测量得到的空芯光子带隙光纤的弯曲损耗为每圈3.63×10^-3 dB@1624 nm，这是目前实验报道的空芯微结构光纤在最小弯曲半径下的最低弯曲损耗。面向光纤陀螺的应用需求，首次实验研究了在不同张力下空芯光子带隙光纤敏感环的插入损耗的变化情况。研究结果显示，随着绕制张力的增加，环体插入损耗显著增加，因此宜在小张力条件下进行空芯光子带隙光纤敏感环的绕制。研究成果对空芯微结构光纤在光纤陀螺领域的实用化进程有着重要的推进作用。     

光纤陀螺的研究现状与发展趋势

论述了光纤陀螺的基本原理，性能特征和优势。介绍了光纤陀螺在军用民用领域的应用，分析了光纤陀螺的研制水平，进展，以及技术市场的发展趋势。     

采用正弦调制测量光纤陀螺带宽的方法研究

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的新型全固态角速率传感器,它具有较高的理论带宽,而通常的角振动台测试法具有一定的局限性.提出了一种在陀螺设计和装配阶段采用正弦调制法测量光纤陀螺带宽的方法.根据光纤陀螺的工作原理,在陀螺光纤环中引入一个PZT元件,通过给PZT施加一定频率的正弦调制来模拟一个正弦变化的角速率,从而测得光纤陀螺的幅频响应曲线,进而确定其带宽.按照此法对TG400型光纤陀螺进行了测量,测得陀螺带宽约为100 Hz.     

光纤陀螺的发展现状

介绍了光纤陀螺的原理特点和发展过程,着重描述和总结了光纤陀螺在国内外发展的技术趋势和产业化情况。可以看到,随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的发展,光纤陀螺在未来惯性测量领域中占据越来越重要的位置。     

光子晶体光纤陀螺标度因数特性研究

光子晶体光纤陀螺原理上具有磁敏感性低、温度稳定性好及抗辐照等特点,是光纤陀螺一个新的重要发展方向。很多学者研究了其零偏特性,但未见对其标度因数的研究报道。研究了光子晶体光纤陀螺标度因数的误差构成,并试验测量了光子晶体光纤环引入的误差。研究结果表明,光子晶体光纤陀螺标度因数具有更稳定的温度和辐照特性,在-40~+70℃的温度范围内,标度因数重复性为242.310-6(未补偿时),约为普通光纤陀螺的1/2。在经历总剂量为50 krad(Si)的辐照后,光纤陀螺标度因数变化10910-6,重复性和非线性没有明显变化,比普通光纤陀螺稳定1 倍以上。     

移动电子设备用光纤陀螺寻北仪

介绍了一种用于移动电子设备的光纤陀螺寻北仪,它立足于国内现有条件,使用光纤陀螺作为测量元件,采用单陀螺四位置法、卡尔曼滤波器来减小随机漂移和常值漂移的影响,准确地解算地理真北方向与陀螺轴向的夹角。介绍了光纤陀螺及寻北仪的工作原理及实际应用。实践应用表明,移动电子设备因外界风力变化而引起载体挠动时,光纤陀螺寻北仪仍具有较高的寻北精度,可以满足相应寻北精度要求的军事和民用目的。     

光子晶体光纤陀螺热相位噪声研究

光子晶体光纤陀螺使用光子晶体光纤替代普通光纤绕制光纤环,是光纤陀螺的发展方向。光纤种类不同,其热相位噪声特性与传统陀螺存在差异。对光子晶体光纤陀螺光纤热相位噪声展开研究,利用有限元方法建立光纤模型及噪声模型,并搭建光源强度噪声抑制光路对热相位噪声进行测量,通过实验结果与仿真的对比,验证了模型的正确性。     

基于小波变换的光纤陀螺降噪预处理技术

为了实现对光纤陀螺输出数据进行降噪,使输出数据能真实反映陀螺数据的目的,提出了一种基于小波变换的光纤陀螺降噪预处理技术.文中研究了小波变换及Birge-Massart算法,设计了基于小波变换的光纤陀螺的降噪预处理方法,利用该方法,对实测的光纤陀螺数据进行仿真试验.试验结果表明:用小波变换进行降噪处理具有良好的效果.     

光纤陀螺的发展与应用前景

介绍光纤陀螺的原理、现状、关键技术问题及应用前景。     

干涉式光纤陀螺电路串扰的智能辨识技术

电路串扰会影响干涉式光纤陀螺的精度,电路串扰辨识是干涉式光纤陀螺研究领域的重点方向,针对传统方法干涉式光纤陀螺电路串扰辨识误差大等难题,为了提高干涉式光纤陀螺电路串扰的辨识效果,提出了一种干涉式光纤陀螺电路串扰的智能辨识技术。从干涉式光纤陀螺电路串扰信号中提取特征,并采用数据挖掘技术根据特征拟合干涉式光纤陀螺电路串扰变化特点,从而建立了干涉式光纤陀螺电路串扰智能辨识模型,对干涉式光纤陀螺电路串扰辨识结果表明,所提技术的干涉式光纤陀螺电路串扰辨识精度超过92%,减少电路串扰智能辨识时间,电路串扰辨识精度和效率明显优于其它方法,具有更高的实际应用价值。     

光纤陀螺的发展与应用

介绍了光纤陀螺的原理特点和发展,重点叙述了光纤陀螺在国内外发展的技术问题及应用环境。将国内光纤陀螺发展迅速的中航捷锐为例进行了产品性能描述。随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的进步,预测了光纤陀螺在未来的发展趋势。     

谐振式光纤陀螺频率跟踪失锁控制研究

针对目前谐振式光纤陀螺中存在的跟踪失锁问题开展研究,分析了频率跟踪失锁原因及机理,研究表明频率跟踪同步过程中的电流变化以及背向散射、偏振耦合等非互易性噪声引起的谐振峰对称性改变是导致尖峰脉冲和零偏变化的主要原因;随后,提出了基于半导体激光器温度闭环反馈的失锁控制方案,通过温度闭环实现激光器中心频率对光纤谐振腔单个谐振频率的长期跟踪同步,消除频率跟踪失锁引入的陀螺输出误差;对失锁控制总体技术方案、信号处理流程及实现方法进行了详细叙述;最后,成功搭建陀螺原理样机,对采用频率跟踪失锁方案前后的陀螺静态性能进行实验测试,测试表明频率跟踪失锁控制方案将陀螺输出脉冲幅值突变量从3000(°)/h降低到200(°)/h,陀螺输出零偏变化从600(°)/h降低到0,完全消除了频率二次锁定过程中的零位变化,陀螺精度大幅降低到4.9(°)/h(100 s平滑积分时间)。     

基于模糊PID的光纤陀螺光源光控技术研究

为了提高光纤陀螺光源的稳定性,该文在陀螺系统基础上提出了一种光源光功率控制方案。采集陀螺耦合器空端上的光功率信号来反馈控制陀螺光源的出纤光功率。在反馈控制算法上采用模糊PID控制,其具有较好的灵活性、适应性及较快的响应。测试结果表明,采用模糊PID的光控方案比未采用光控的光源驱动方案在光源出纤光功率的稳定性上提高了66%。     

小波理论在光纤陀螺中的运用

光纤陀螺除了具有无运动部件,无加速度引起的误差等优点外,其与传统机电陀螺的一个重要区别是存在较大的白噪声,这是光纤陀螺的特性所决定的。随机漂移是光纤陀螺的一个重要的指标,微小的漂移经过积分都将产生不可容忍的误差,因此对漂移的消噪具有重要的意义。光纤陀螺作为敏感角度信息的元件对其精度要求高,仅在硬件方面提高它的精度增大成本,而从软件提高精度显得尤为重要。本文用小波消噪的方法来提高光纤陀螺精度,具体介绍了快速小波算法和对小波不同阈值的选取,并且针对软、硬阈值的不足介绍一种新的滤波方法,软、硬阈值相结合的消噪方法。通过实验比较证明这种方法能更好地进行消噪。