光纤环的热致非互易性噪声理论与实验研究

研究了光纤环非稳态传热过程中的非互易相位噪声特性.根据光纤陀螺在实际应用中环境温度的干扰,通过有限差分法,建立了光纤环时变温度场分布模型,对光纤环在非稳态传热过程中的温度场进行了模拟分析.在此基础上,针对不同绕制结构的光纤环,对其温度漂移进行了数值模拟和比较.实验表明,交叉子绕线方案能更好地抑制光纤环热致非互易噪声的影响,从而能提高干涉型光纤陀螺的长期漂移精度.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

对称法减小去偏陀螺轴向磁场灵敏度

基于单色光,利用琼斯矩阵,导出了去偏光纤陀螺对垂直于光纤环面的轴向磁场敏感的具体公式.分别对单个光纤环和两个对称的光纤环进行理论分析、给出仿真结果,并首次提出减小轴向磁场灵敏度的新方法:采用两个对称的光纤环减小轴向磁场灵敏度.与单个光纤环相比,不对称度为1%的两个对称光纤环,轴向磁场灵敏度可以下降到3‰以下.     

三轴一体IMU组件中光纤环热分析

对某型号三轴一体光纤陀螺捷联惯导系统建立有限元模型,从结构角度分析了惯性测量单元（ IMU）中光源和加速度计等发热模块对光纤环温度场分布的影响。分析研究IMU组件在22℃常温稳态下的传热规律,表明光源与加速度计等热源所产生热量将不以传导方式在箱体与 IMU台体之间传递,对流与辐射传热对IMU温度分布影响较大;光源为主要热源,是造成Y,Z轴光纤环温度分布不均匀的主要原因;加速度计发热将影响X轴光纤环温度分布。通过＋60℃高温瞬态热分析,研究光纤环在极端环境下温度变化规律,表明系统在极端环境下随着温度上升而温度梯度递减,光纤环瞬态温差增大。稳态和瞬态热分析可指导惯导系统IMU部分结构热设计的改进。     

长周期光纤光栅温度特性的理论与实验研究

利用模式耦合理论,对长周期光纤光栅透射谱谐振波长的温度特性进行了理论分析和数值模拟.结果表明,可以通过选择具有合适纤芯与包层热光系数匹配的光纤,从而制作出谐振波长对温度变化敏感或者不敏感的长周期光纤光栅;采用高频CO2激光脉冲三束对称写入法制作长周期光纤光栅,并进行温度特性测试,结果表明,谐振波长具有线性响应的温度特性,灵敏度约为0.088 nm/℃,而峰值损耗对温度不敏感,起伏不超过0.5 dB.     

Raman型分布光纤温度传感器的信号处理系统

Ｒａｍａｎ型分布光纤温度传感器是利用光纤背向反斯托克斯喇曼散射温度效应和光纤光时域反射（ＯＴＤＲ）技术来测量空间温度场分析的，是一种高速瞬态微弱信号的采集，分析和处理系统，本文讨论了淹没在噪声中的光纤背向反斯托克斯喇曼散射温度信号特征，实现对１ｋｍ光纤上２００个采样点的快速信号采集，分析和处理，系统的实现测温准确度±２℃。     

应变和温度同时测量光纤光栅传感器的研究

光纤光栅的出现给一直停滞不前的光纤传感领域带来了新的生机 ,但解决应变、温度的交叉敏感问题 ,实现应变、温度的同时测量一直是光纤光栅传感器的关键问题。从其产生机理出发 ,分析讨论了国内外解决此问题的最新进展 ,并提出了一种新颖的应变、温度光纤光栅传感器系统     

光纤Bragg光栅传感器在应变测量中的温度补偿

由于光纤光栅Bragg波长对温度与应变均敏感,它本身无法区别温度和应变引起的波长变化,导致温度和应变的交叉敏感问题制约其发展。因此,在用光纤Bragg光栅传感器进行应变测量中,必须采取措施进行温度补偿。该文介绍了几种温度补偿方法及其工作原理和特点,并举实例说明其具体实施方法。     

熊猫型保偏光纤光栅温度和压力传感特性研究

研究了保偏光纤光栅(PMFBG)的传感特性.在0MPa～2.5MPa的范围内对其压力敏感特性进行了研究,其两个偏振方向上的压力敏感系数分别为0.003274nm/MPa和0.004450nm/MPa;对其14℃～50℃范围内的温度敏感特性进行了研究,发现其两偏振方向上的温度敏感系数为0.0090nm/℃和0.0103nm/℃.从而得出保偏光纤光栅可以解决传感时温度压力交叉敏感问题的一种方法.     

一种强度调制型频率编码光纤环传感器阵列

提出一种基于强度调制技术的频率编码光纤环传感器。给出光纤传感阵列结构并阐述了多传感器准频分复用原理,分析了阵列中传感器的反射信号特征,并重点讨论了不同长度光纤环的谐振频率特性。结果表明,通过改变光纤耦合系数及选用合适的光纤环长度,可以提高传感系统的复用能力和分辨能力。系统采用频率跟踪解调技术以提高信噪比和探测灵敏度。此系统可用于准分布应变和温度的测量。