新一代惯性测量仪器:拉曼型原子干涉陀螺仪

近年来,原子干涉技术的快速发展为转动精密测量及相关应用研究提供了新的途径。原子干涉陀螺仪比传统的光学陀螺仪的灵敏度更高,是新一代的惯性测量仪器,具有极大的应用前景。本文介绍了拉曼型原子干涉陀螺仪的基本原理、主要性能和技术特点,给出了本研究小组在拉曼干涉型冷原子陀螺仪方面的最新研究进展,分析了原子干涉陀螺仪的研究现状和发展前景。     

干涉型原子陀螺仪研究进展与应用

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的 实现方案以及研究现状,包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度 测量特性,概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。     

用原子陀螺仪测量微小转动

多年前物理学家就知道，原子是最好的测量装置之一，原子钟就是一例。现在人们似乎感到，我们还是处在精密原子测量新黄金时代的开端，其中部分原因是由于激光冷却和操纵原子的技术刚开始发展。如像原子可以良好报时一样，原子可成为由于重力加速或地球旋转作用而产生的惯性力的优良传感器。最近由斯坦福大学T．Gustavson等人所做的实验已清楚证明了这种潜力。他们已建立一个原子干涉陀螺仪，可以很灵敏地测量旋转，其精度比以前以粒子为基础的陀螺仪实验高两个数量级，与目前水平的激光陀螺仪相差不多，后者是我们目前旋转测量的最精密的…     

角速度陀螺仪随机误差建模研究

依据角速度陀螺仪零输入静态实验数据和输出特性曲线,采用一次函数、二次函数和最小二乘法对静态数据进行拟合。通过对三种数据拟合方法进行分析对比,选用最优的最小二乘法构建陀螺仪随机误差模型。该模型能够使角速度陀螺仪校正后的输出值更为准确。     

冷原子陀螺仪二维磁场系统容差设计研究

磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占着重要地位。随着陀螺体积的减小和集成度的提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差将引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质量,从而影响陀螺性能。该文通过理论分析对二维磁场系统的主要制造和装调误差进行了筛选,并利用实验设计和Ansoft仿真完成了"虚拟"实验。基于实验结果的数学回归,对关键制造和装调参数设计了合理的容差限,并进行了试制验证。该工作为小型化冷原子陀螺仪二维磁场系统的设计和制造提供了理论指导。     

冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域的研究现状及展望

随着激光冷却等原子光学技术的进步,利用冷原子作为波源的冷原子干涉陀螺仪正在快速发展,有望成为惯性导航领域颇具发展潜力的新型陀螺技术。介绍了国内外冷原子干涉陀螺仪的研究现状和原子干涉仪惯性测量的基本原理,并对斯坦福大学、巴黎天文台和汉诺威大学的三种不同类型冷原子干涉陀螺仪的性能特点进行了对比分析。针对当前冷原子干涉技术的局限性,展望了未来冷原子干涉陀螺仪在惯性导航领域推广应用的改进方案及发展前景。     

基于原子干涉的量子陀螺仪

介绍了一种基于原子干涉测量的量子陀螺仪,对原子干涉的Sagnac效应原理进行了简单描述,在此基础上介绍原子Mach?蛳Zehnder干涉仪构成的量子陀螺仪的工作原理。量子陀螺仪的测量精度比传统的高精度陀螺仪的精度高几个数量级,是新一代的陀螺仪。     

意法半导体推出新型“陀螺仪”角速度传感器

意法半导体（STMicroelectronics）日前推出新款MEMS单轴航向陀螺仪LISY300AL,这款产品采用7mm×7mm×1．5mm的表面贴装封装,角速度测量性能高达300°／s（全量程）。该产品灵敏度高,扩大了电源／稳压器电压范围（2．7～3．6V）,省电模式可选。新产品还有助于降低游戏手柄、直观指向设备、车用或个人用导航仪等设备的待机功耗,且图像稳定。     

陀螺仪扭杆刚度测量不确定度的分析与评定

扭杆是速率陀螺仪中的核心零件,在速率陀螺仪中起支承、定位和产生弹性扭矩的关键作用,其性能的好坏直接影响到导航和定位精度,影响到速率陀螺仪的整体性能,因此对扭杆性能的高精度检测十分重要。测量不确定度是表示测量结果质量的指标,采用它激动力微摆法测量某速率陀螺的扭杆刚度,并根据实际测量过程以及所使用的测量仪器对测量不确定度进行了分析和评定,评定结果符合国家标准和规范。     

基于测速误差的雷达间电磁干扰判决方法

为了更好地判定雷达间电磁干扰对雷达性能的影响程度,分析了传统干扰余量判决方法的不足,在雷达受到干扰的情况下建立了雷达测速误差的计算模型,并以3种典型雷达信号为例推导了测速误差与信干比的定量关系.仿真实验结果表明:随着信干比的不断增大3种信号的测速误差逐渐降低,当信干比由0 dB增加到20 dB时,矩形脉冲信号和线性调频...     

平行平板角位移干涉测量仪的优化设计

提出一种可提高平行平板角位移干涉测量仪测量精度的优化设计方法。对角位移干涉测量系统进行了误差分析,讨论了影响角位移测量精度的主要因素。分析了在干涉仪光路中入射到平行平板上的初始入射角度、平行平板的折射率以及厚度等参数的选取对角位移测量精度的影响。结果表明,优化选取最佳的初始入射角度以及元件参数,并在于涉光路中附加引入一平面反射镜形成光程差放大系统,可实现的角位移测量精度达10~(-8)rad数量级。     

有源相控阵天线EIRP测量及误差分析

简述了远场直接法测量有源相控阵天线EIRP的原理方法,推导出EIRP测量的原理方程。对EIRP测量误差进行了分析,结果表明其均方根误差≤±0.452 dB。最后给出了某工程应用的S波段相控阵天线的EIRP测量结果,测量结果同理论预算基本吻合。     

扩跳频测控系统中非相干测速技术的实现

扩跳频测控系统具备较强的链路抗干扰能力、 信息抗截获能力,已成为下一代航天测控系统的主要技术体制.针对上下行链路载波频率不断跳变使得载波相位不再连续,从而影响测速精度等问题,提出了一种航天扩跳频测控系统中非相干测速的方法,并在此基础上研究了系统中各误差源引入的随机误差,以跟踪环路引入的测量误差作为重点,进行了深入的分析...     

激光雷达散射截面测量误差分析

论述了激光雷达散射截面(LRCS)信息的重要性,从基本定义出发,分析LRCS表达式及其物理意义。依据辐射传输原理和光电探测原理,推导LRCS测量数学模型。依据目标与照射光斑截面大小关系,引入了目标系数δ概念。从目标系数、辐射标定标准选择、激光照射系统性能、激光探测系统性能以及大气环境参数等诸多方面,较全面地分析了测量误差来源,以及减少或修正误差的方法,并以误差树的方式直观地表示了误差来源及影响作用。从测量数据可信性、可交换性和可用性原则出发,提出了测量数据记录要求,并编制了测量数据记录表。对开展激光雷达目标散射特性研究具有重要参考价值。     

测量系统分析(MSA)及其软件设计

有效地实施测量系统分析是获得高质量的测量数据的关键。介绍了MSA的基本内容及其软件设计，给出了MSA软件的程序流程结构，简要介绍了软件的各功能模块。使用Visual Basic和Visual C^＋＋混合编程来实现MSA软件的设计，最后给出了采用均值一极差法和方差分析法进行R＆R评定的应用示例和线性分析示例。     

减小平面近场测量中多次反射误差的新方法

本文给出了用平面近场技术测量超低副瓣天线时,平面近场测量总误差与天线远场方向图副瓣电平的误差方程,并进行了计算机仿真;提出了减小平面近场测量中探头天线与待测天线间多次反射误差和微波暗室电特性误差对超低副瓣天线所引入的测量误差的"自校准法",实验结果说明该方法是解决平面近场测量中多次反射和微波暗室电特性误差较为理想的方法.     

Utilization of Extrinsic Fabry-Perot Interferometers with Spectral Interferometric Interrogation for Microdisplacement Measurement

The paper presents a number of signal processing approaches for the spectral interferometric interrogation of extrinsic Fabry-Perot interferometers (EFPIs). The analysis of attainable microdisplacement resolution is performed and the analytical equations describing the dependence of resolution on parameters of the interrogation setup are derived. The efficiency of the proposed signal processing approaches and the validity of analytical derivations are supported by experiments. The proposed approaches allow the interrogation of up to four multiplexed sensors with attained resolution between 30 pm and 80 pm, up to three times improvement of microdisplacement resolution of a single sensor by means of using the reference interferometer and noise-compensating approach, and ability to register signals with frequencies up to 1 kHz in the case of 1 Hz spectrum acquisition rate. The proposed approaches can be used for various applications, including biomedical, industrial inspection, and others, amongst the microdisplacement measurement.