用于陀螺系统的新型小型集成光学敏感器的模拟与设计

据我们所知,本文首次报道了一种小型集成光学敏感器,它基于多量子井(MQW)的微型环形激光器,用于陀螺系统.该器件能完全在单片上集成,可用于低(如陆地运载器)或高(如舰船、飞机及空载平台等)灵敏度的导航系统.该器件的模拟包括一些物理效应的影响,如量子噪声、闭锁、热效应及侧壁粗糙度引起的损耗等.根据陀螺的量子极限、可测速率工作区、工作热范围及功耗等指标,得到了很好的性能.相对其他现有光学解决方案,该结构明显具有许多优点无偏振感应引起的噪声、无需使用频率锁定技术、忽略不计的弯曲损耗、较高的腔内品质因数、完整评价转动速度、可预测的陀螺标度因数、热变化及很高的动态范围等.     

用于陀螺系统的新型小型集成光学敏感器的模拟与设计

据我们所知，本文首次报道了一种小型集成光学敏感器，它基于多量子井(MQW)的微型环形激光器，用于陀螺系统。该器件能完全在单片上集成，可用于低(如陆地运载器)或高(如舰船、飞机及空载平台等)灵敏度的导航系统。该器件的模拟包括一些物理效应的影响，如量子噪声、闭锁、热效应及侧壁粗糙度引起的损耗等。根据陀螺的量子极限、可测速率工作区、工作热范围及功耗等指标，得到了很好的性能。相对其他现有光学解决方案，该结构明显具有许多优点：无偏振感应引起的噪声、无需使用频率锁定技术、忽略不计的弯曲损耗、较高的腔内品质因数、完整评价转动速度、可预测的陀螺标度因数、热变化及很高的动态范围等。     

微型光学陀螺用光波导环形谐振腔的优化设计与制备

光波导环形谐振腔是微型光学陀螺的核心敏感部件,其性能直接影响陀螺系统的性能,是此种陀螺设计和制造的关键。利用广角有限差分光束传播法(WA-BPM)对二氧化硅光波导环形谐振腔进行了优化设计;在优化设计的基础上,在硅衬底上利用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了掺GeO2的二氧化硅光波导环形谐振腔芯片,并通过了实验测试,其测量精细度可达16.7,可为今后集成光学陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。     

环形谐振腔式光纤陀螺的偏振耦合影响

探讨了在环形谐振腔式光纤陀螺中,在构成环形谐振腔的耦合器中产生偏振耦合的影响。首先从理论上和实验中证明了由于偏振耦合,环形谐振腔的谐振波形有很大变化。通过观测谐振波形发现,构成偏振耦合的原因是耦合器中2根光纤主轴间的倾角,该倾角可以用间接方法测量。明确了在光纤陀螺中使用这种有偏振耦合的环形谐振腔时,产生漂移的三种主要原因,并定量地证明了它们产生漂移的大小。另外还介绍了减少这些漂移的方法。     

采用电子相位跟踪技术的数字集成光纤陀螺

提出了一种可用于光学相位调制的干涉仪型光纤陀螺的解调方案，它把光电探测器输出的电流信号与一个方波信号叠加并利用闭环电子线路调节脉冲的间隔来测量光学相移．光学相移的测量误差小于７×１０－ｒａｄ，该误差还可通过查表予以校正．利用此方案研制出的开环光纤陀螺的试验结果表明；有很好的线性度并与理论分析很一致．     

环境耐用的光纤陀螺元件的研制与生产

对于光纤陀螺来说,高性能的波导光学元件是必不可少的。这里所说的元件指的是多功能集成光学芯片、光纤线圈以及保偏耦合器.最近,利顿制导与控制公司已投入大量人力对大批量生产低成本光纤陀螺的制作技术进行开发,介绍了元件的性能,叙述了光纤陀螺(FOG)元件的生产进展.     

气流双元抗加速度干扰角速度陀螺研究

介绍一种新型气流式角速度陀螺－－气流以元抗加速度干扰角速度陀螺。它从根本上克服了一般气流陀螺不能抵抗线性加速度干扰的重大缺陷。文中详细分析了这种陀螺的工作原理，提出了管内速流偏心抛物面理论，并以此为基础建立了较完整的理论，纠正了传统理论中的某些错误。这有助于对气流陀螺作用机理的进一步理解。这种陀螺具有固态、低成本、高线性、抗冲击、长寿命、低价格等独特优点。     

光纤陀螺传递函数的一种新型辨识方法

文中首先分析了一般方法辨识光纤陀螺传递函数的困难性,然后提出了利用速率转台对地球自转角速度的调制分量作为陀螺输入来辨识光纤陀螺传递函数的方案.     

半球谐振陀螺与光学陀螺的比较

近来在波音747飞机上成功的飞行试验证明,半球谐振陀螺可以与惯性级[0.01(°)/h]及环形激光陀螺相比拟。为了增加半球谐振陀螺产品的种类,Delco电子仪器公司正在开发两种小型半球谐振陀螺,这两种产品是专门为了低成本惯性测量装置和中成本惯性导航设备而设计的。介绍了小型半球谐振陀螺的惯性级和战术级传感器及其辅助电子线路的基本设计。为降低电子线路的成本并保持1ppm(10~(-6))的精度,重点介绍了数字控制和处理技术。由于低成本惯性测量装置的产品具有很强的竞争性,所以有必要将环形激光陀螺和光纤陀螺传感器与新型半球谐振陀螺传感器对照进行比较。     

MEMS陀螺/半捷联稳定平台信息融合技术

采用小型MEMS陀螺敏感导引头平台和利用导航IMU的陀螺信息和框架角速度信息共同解算的半捷联技术是目前导引头小型化和结构紧凑化的最有效途径。但是,目前采用这两种方法进行导引头稳定平台控制与制导信息生成时与传统导引头控制方法相比仍存在噪声较大的问题。本文利用“虚拟陀螺”技术将这两种信号相互融合,提升信号精度、降低噪声。在分析半捷联信号生成原理、信号特性的基础上,建立了其噪声模型,利用该模型并结合MEMS陀螺的噪声模型,建立了MEMS陀螺和半捷联信号融合系统的状态方程和量测方程,并利用卡尔曼滤波方法实现对真实信号的估计,采用连续卡尔曼理论分析了稳态条件下模型中关键参数对滤波效果和带宽的影响。仿真和实验结果表明,融合系统能够大幅降低原始信号的噪声。     

地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究

在对飞行弹体控制时，需要实时获取弹体的姿态角。文中提出了一种采用地磁传感器和硅微陀螺构建低成本姿态探测系统的方案，给出了利用地磁矢量和陀螺探测结果进行弹体姿态解算的数学模型。仿真结果显示．该方案在一定条件下可以达到较高的精度。     

基于双正弦载波调制的微陀螺测控电路研究

利用两路不同频率的高频正弦载波,分别对微陀螺驱动轴向和检测轴向的振动信号进行调制,从频谱上将它们与正弦驱动电压信号分离开来,减小测控电路的耦合噪声。采用相位控制技术和直流自动增益控制技术使微陀螺在驱动模态产生谐振,采用同步解调技术检测微陀螺驱动轴向和检测轴向的振动信号,然后通过二次解调得到输入角速度。对某配有此测控电路的微陀螺进行测试,得到其刻度因子为38 mV／(°).S-l,线性度为0。8%．     

空空导弹光纤陀螺带宽特性研究

带宽是空空导弹IMU的重要指标之一。本文针对空空导弹光纤陀螺动态特征中的带宽特性进行了研究。分析了闭环数字光纤陀螺的带宽特性,以及导航回路、制导回路和稳定回路对带宽的需求,指出导航回路和制导回路要求带宽较高,而稳定回路要求带宽不宜过高。提出了一种工程化的光纤陀螺带宽测试方法,并完成某型空空导弹光纤陀螺带宽测试。     

半球谐振陀螺线振动试验分析

半球谐振陀螺是一种新型振动陀螺,加速度会对其造成影响。为了研究线加速度对半球谐振陀螺性能的影响,利用谐振子环形运动方程,推导了线加速度对半球谐振陀螺工作性能影响机理。设计线振动试验,通过小波分析试验数据,检验不同线加速度条件对半球谐振陀螺输出的影响规律,并通过对试验数据的方差分析,检验线加速度对半球谐振陀螺输出精度的影响。由理论推导和试验分析可知,线加速度对半球谐振陀螺输出影响较小,可以忽略。     

速率偏频激光陀螺载体角增量信息解调与陀螺漂移调制原理分析

推导了速率偏频激光陀螺的测量方程,根据此方程提出了从速率偏频激光陀螺输出信号中提取载体角增量信息的陀螺输出信号解调公式;分析了速率偏频激光陀螺的偏频转台对陀螺漂移的调制效应．通过数字仿真定量分析了速率偏频激光陀螺漂移引起的导航参数误差。     

红外导引头位标器陀螺的方位效应研究

方位效应是同轴安装式位标器陀螺的一个固有缺点,它会给导引头带来诸多不利影响.文中详细分析了方位效应对陀螺的旋转磁场和进动磁场的影响,指出了方位效应的存在不仅会减小陀螺的有用力矩还会带来通道间的耦合.此外,方位效应还会影响信号的调制和跟踪的性能.给出了三种减小方位效应的方法,并重点介绍了一种新型结构的位标器陀螺,这种结构的陀螺跟踪范围大,方位效应小.     

低成本无源光纤陀螺

介绍一种没有非互易相位调制的无源光纤陀螺.熔融型光纤3×3方向耦合器提供一个恒定相移,因此,能在正交点上检测转速.由非保偏单模光纤线圈中的双折射耦合中心的不定变化引起的偏置和标度因数误差,可用一种反差不灵敏的信号再生方案来消除.在陀螺软件中已经实现简单的温度补偿程序,在-40～+70℃的范围内,陀螺软件产生的偏置稳定性小于0.04(°)/s,而标度因数误差小于0.5%.     

光纤陀螺在惯性基准系统中的应用研究

本文介绍了利顿（Ｌｉｔｔｏｎ）公司的干涉型光纤陀螺（ＩＦｏｇ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｆｉｂｅｒ Ｏｐｔｉｃ Ｇｙｒｏ）设计方案和两个演示用ＩＦＯＧ的验收情况,试验结果符合合同要求。虽然本文介绍了的是舰载光纤陀螺,但所应用的分析和试验方法对鱼雷光纤陀螺的研究会有一定的参考价值。     

光纤陀螺中随机游走的分析研究

随机游走是描述光纤陀螺性能的一项重要指标．在阐述随机游走概念的基础上,分析了引起随机游走的噪声源,并对各噪声引起的随机游走进行了理论计算,得出强度噪声是引起陀螺随机游走的最主要因素的结论．这为减小随机游走即抑制强度噪声提供了理论基础．     

径向基函数网络辅助的半球谐振陀螺信号处理方案

针对半球谐振陀螺经典信号处理方法，提出了一种改进方案，提高了检测精度，便于数字化处理。分析了测角过程中出现的输出跳变现象，采用径向基函数（RBF）神经网络检测方法避免了这种现象。建立了一套结合两种方法优点的组合测量方案。