高精度光纤陀螺振动误差抑制技术

随着光纤陀螺的实用化,载体振动会使高精度光纤陀螺产生测量误差并使噪声增大,对光纤陀螺的性能指标造成不可忽视的影响.为了抑制光纤陀螺的振动误差,提高光纤陀螺的稳定性,对干涉式数字闭环光纤陀螺,从振动对光源和光纤环的影响机理出发,分析了振动影响下光纤陀螺干涉信号的表现形式,并针对此提出了抑制光纤陀螺输出信号噪声和消除陀螺漂...     

结构谐振对闭环光纤陀螺振动性能的影响

振动性能是体现光纤陀螺环境适应性的一项重要指标。结构谐振是引起光纤陀螺振动误差的主要因素之一。在描述了光纤传感环圈骨架谐振对陀螺振动性能影响的试验现象的基础上,通过环圈骨架的有限元分析,以及光纤陀螺振动误差模型的推导,得出了环圈骨架谐振频率与陀螺振动输出零位漂移最大点的频率相吻合的结论。针对环圈骨架的薄弱环节进行改进设计及实验验证,结果表明消除结构谐振后的陀螺在0～2000Hz之间振动,输出不再发生明显漂移,振动过程中陀螺的零偏变化不超过0.2(o)/h。     

压电振动微机械陀螺研究

本文介绍了一种新型的压电振动微机械陀螺，与其它大多数压电陀螺不同，它不需要弹性元件，由压电材料本身构成振子完成陀螺功能，由ＰＺＴ薄膜材料做成的平板沿厚度方向极化并受电激励产生厚度伸缩振动，当一输入角速度作用于振子，根据哥氏效应，则在极化轴和输入角速度轴组成的闰面垂直方向上产生一正比于输入的速度大小的感应电压，它是一种双轴陀螺，本文给出了它的物理模型，并用ＰＺＴ陶瓷晶体做了宏观模拟实验，实验结果与理     

反馈延迟对光纤陀螺振动误差特性的影响

振动环境导致光纤陀螺引入较大的扰动。由于非线性因素,陀螺跟踪扰动的能力严重影响着其误差特性,而反馈延迟的存在使得跟踪性能变得更加复杂。因此,分析反馈延迟对于解决陀螺振动问题极其重要。首先,分析了非线性因素作用时不同反馈延迟对陀螺闭环跟踪能力和扰动稳定性的影响;然后在线性控制模型的基础上加入陀螺非线性环节,保证稳定裕度不变,仿真分析了不同反馈延迟下陀螺的跟踪性能以及输出。仿真及实验结果表明,减小反馈延迟,提高系统的跟踪扰动能力,可以减小非线性误差,改善振动环境下陀螺的输出性能。     

尾纤长度不对称导致的光纤陀螺振动误差分析

如何提高光纤陀螺在振动环境下的精度是光纤陀螺工程化过程中必须考虑的问题。当前,对于降低光纤陀螺振动误差的方法主要集中在改善光纤陀螺的机械结构和固定光纤环上。然而,Y波导与光纤环的尾纤长度不对称也是引起光纤陀螺振动误差的一个重要原因。首先根据弹光效应从理论上阐述了由振动所引起非互易相移的原理,进而分析证明了振动条件下左右两侧的波导尾纤与光纤环的尾纤长度之和不相等,即尾纤长度不对称是导致振动条件下非互易相移产生的一个重要原因。在此基础上推导出了振动条件下光纤陀螺两侧尾纤长度和之差与陀螺输出误差的理论关系式,并通过Matlab仿真了两侧尾纤长度和之差与陀螺输出漂移的关系曲线。     

压电振动陀螺振动梁节点的有限元分析

采用有限元法分析了压电振动陀螺振梁的振动模态,利用ANSYS分析软件,通过建模、划分网格、加载和求解等途径,计算了不同结构的横振动矩形梁的最小振动位置,从而为该型陀螺结构支撑点的选取以及传感器最终性能参数的优化设计提供了有参考价值的数据。     

波浪式MEMS谐振陀螺的设计与研究

提出并研制了一种具有高机械灵敏度和低零偏稳定性的新型波浪式MEMS谐振陀螺(WDRG)。该结构的设计方法是将传统的环式MEMS谐振陀螺(DRG)转变为波浪式环,以提供更高的热弹性品质因数。此外,与传统DRG相比,WDRG具有更高的制造误差抗扰度。通过优化结构参数,进一步提高了WDRG的性能。通过有限元法(FEM)给出了主要结构参数对WDRG性能的影响。优化后WDRG的热弹性品质因数、机械灵敏度和偏置稳定性分别为450k,1.05μm/(°/s)和0.076(°)/h。与传统DRG相比,零偏稳定性降低了90%,热弹性品质因数和机械灵敏度分别提高了215%和950%。     

小波消噪在光纤陀螺温度补偿中的应用

分析并建立了光纤陀螺温度漂移模型,指出数据噪声会降低甚至恶化模型的补偿效果。为减小噪声的影响,分别利用数字低通滤波和小波阈值消噪法对温度变化率数据进行降噪处理。经过仿真分析发现,与数字滤波相比,小波消噪法的降噪效果更好。多轮温度试验结果对比表明,利用小波阈值法对数据进行降噪,可提高光纤陀螺温度漂移的补偿效果。     

半球谐振陀螺质量缺陷误差振动研究

半球谐振陀螺仪是依靠半球薄壳振动来敏感载体角度变化的惯导级固体器件,球壳质量缺陷导致的误差振动是影响陀螺仪精度的重要原因。分析误差振动的来源,如何尽量减小球壳的误差振动及开展残余误差振动控制技术研究,是获得高精度半球谐振陀螺的前提条件。     

基于干扰观测器的偏置动量卫星滚转偏航姿态控制及主动振动抑制

针对偏置动量卫星偏航滚转回路的姿态控制问题,考虑外干扰力矩及转动惯量参数不确定性的影响,采用基于干扰观测器的方法设计了鲁棒控制器.同时,为降低挠性帆板振动对姿态控制系统的影响,使用LQR方法设计了主动振动抑制控制律.通过数字仿真结果表明,提出的控制器能有效的估计出卫星所受的外干扰并对其进行补偿,可显著的提高姿态控制精度,方法的有效性得到了验证.     

微机械轮式陀螺仪的结构分析

以轮式陀螺仪为研究对象，利用有限元方法分析了主要结构尺寸对其固有频率的影响。根据驱动模态和敏感模态的频率匹配，优化了陀螺的结构尺寸；通过谐响应分析确定了频率和振幅的关系，为结构设计和制备工艺提供了理论指导。     

微机械轮式陀螺仪的结构分析

以轮式陀螺仪为研究对象,利用有限元方法分析了主要结构尺寸对其固有频率的影响。根据驱动模态和敏感模态的频率匹配,优化了陀螺的结构尺寸;通过谐响应分析确定了频率和振幅的关系,为结构设计和制备工艺提供了理论指导。     

基于MAA全温滞后模型的MEMS陀螺仪零偏补偿技术

微机电系统（MEMS）陀螺仪具有体积小、精度高、应用前景广等优点。由于惯性器件材料的热阻值、热应力差异,对应传感器输出会产生温度滞后效应,严重影响了陀螺仪零偏稳定性。针对传统陀螺仪温度误差补偿法适应性较差的问题,该文利用滑动平均算法（MAA）,提出了一种温度滞后零偏补偿模型,在全温范围内对MEMS陀螺仪零偏进行补偿。实验结果表明,补偿后陀螺仪工作温度在-30~+90 ℃变化时,对应的零偏标准偏差从0.21 (°)/s降至0.02 (°)/s,零偏稳定性提升了近1个数量级。     

自锁模固体激光器自启动理论研究

利用被动锁模激光器的锁模原理 ,结合自锁模固体激光器中等效快可饱和吸收体的物理特性 ,建立了自锁模动力学方程和控制自锁模激光器运转特性的速率方程组。对速率方程组线性化处理 ,导出自锁模激光器启动条件 ,并将克尔透镜锁模固体激光器自锁模启动条件直接与自锁模启动因子联系起来。所得结论与实验结果有很好的一致性。     

基于单片机的固体激光器脉冲触发器的研制

针对激光瞬态散斑测量中所应用到的单脉冲、双脉冲激光光源,研制了基于AT89C51单片机的激光瞬态测量用光源的脉冲发生器。该发生器采用了内等待和外触发两种方式,针对所用Q开关及其驱动电路的特性,设计了延迟环节,使能产生由于内部延时等待,外部信号触发两种方式所产生的微秒级直至秒级的脉冲。     

基于IMPATT管固态器件的太赫兹源

太赫兹频谱有很多优越特性,在生物医疗、安全检查及军事领域中具有重要的应用前景。太赫兹源是太赫兹波领域研究中的关键技术,制约着太赫兹技术的发展。从介绍太赫兹源的研究与发展动态出发,阐述了雪崩渡越时间二极管(IMPATT)器件的工作机理、等效分析模型及注锁牵引稳频振荡理论,给出了几种基于IMPATT管获取电子学固态太赫兹源的方法。     

基于固体激光器的光纤型MOPA的研究

报道了以Cr4 :YAG被动调Q固体激光器为主振荡级的光纤型主振荡功率放大器(MOPA),主振荡级通过SMA-905接头实现光纤耦合输出,选用975 nm的半导体光纤耦合模块作为抽运源,通过多模光纤合束嚣和锥度光纤将抽运光和信号光耦合进掺Yb3 双包层光纤,利用包层抽运技术,使主振荡器的脉冲种子源在掺Yb3 双包层光纤得到增益放大.当主振荡器的重复频率为20 kHz,双包层光纤的抽运光入纤功率为6.9 W时,放大器输出的光脉冲平均功率为0.598 W,整个装置实现了全光纤连接.     

基于主惯导的小型陀螺组合仪研究

为了解决基于微机械陀螺的导航系统精度不高的问题,该文研究了基于机载主惯导的小型陀螺组合仪,其体积较小,成本较低。通过机载主惯导传递的导航信息进行传递对准。使用欧拉角法,利用主惯导传递的信息来估计陀螺的误差,提高了陀螺的精度。用于某型无人机雷达系统上,实现了雷达天线的稳定控制。     

基于模糊C均值聚类和随机森林的短时交通状态预测方法

交通拥堵长期以来是城市面临的主要问题之一,解决交通拥堵瓶颈刻不容缓。准确的短时交通状态预测有利于市民预知交通出行信息,及时采取措施避免陷入拥堵困境。该文提出一种基于模糊C均值聚类(FCM)和随机森林的短时交通状态预测方法。首先,利用一种新颖的融合时空信息的自适应多核支持向量机(AMSVM)来预测短时交通流参数,包括流量、速度和占有率。其次,基于FCM算法分析历史交通流,获取历史交通状态信息。最后,利用随机森林算法分析所预测的短时交通流参数,得到最终预测的短时交通状态。该方法在融合时空信息的同时采用随机森林算法应用于短时交通状态预测这一全新的研究领域。实验结果表明,FCM对历史交通状态的评估方式适用于不同的高速路和城市道路场景。其次,随机森林比其它常见的机器学习方法具有更高的预测精度,从而提供实时可靠的短时交通出行信息。     

A Statistical Measure for the Stability of Solid State Noise Sources

A statistical measure for the stability of solid state noise sources is discussed. Its applicability is demonstrated. Two independent techniques, a cross correlation technique and a triangulation technique, are employed to estimate the instabilities of individual noise sources. An analysis for the validity of the cross correlation technique for separating the instability of the noise source from that of the measurement system is also given.