光纤陀螺中Y波导振动特性分析

光纤陀螺由于无运动部件,因此具有良好的抗振动、抗冲击特性,但是在实际的工程运用中,对于高精度光纤陀螺其振动误差直接影响着实际运用性能。本文分析了构成高精度光纤陀螺的关键部件Y波导的振动误差原理,并阐述了其对光纤陀螺输出信号的影响,随之提出了采用基于四状态的双闭环数字信号处理方案来跟踪和补偿Y波导振动误差的方法 ,实验结果表明该补偿方案可以很好的对由振动导致的Y波导产生的非互易性相移给予补偿。     

光纤环的应力测试分析

光纤环作为光纤陀螺的主要构成部分,其内部应力变化会给陀螺精度带来不可忽视的影响。介绍了光纤应力分析仪的工作原理,并初步探讨光纤环在各种条件下的应力分布及使用光纤应力分析仪对其进行其测试的结果。通过ANSYS有限元分析光纤环支架在不同温度变化和振动前后对光纤环应力变化的影响。在此基础上,提出了陀螺结构改进方法。     

扭转抑制光纤陀螺法拉第效应的理论研究

光纤陀螺法拉第磁光效应作为非互易性误差源,是影响光纤陀螺性能,尤其是影响光纤陀螺精度的主要原因之一。介绍了光纤陀螺的磁敏感机理,分析了光纤陀螺径向和轴向磁敏感性误差的主要来源。提出了通过在光纤陀螺原有光纤环上熔接反向扭转光纤的方法,引入比较高的圆双折射,对原有光纤环的非互易相位差进行补偿,达到抑制光纤陀螺磁敏感性误差的目的,探讨了该方法的可行性,并对补偿特征进行了仿真分析。     

光纤陀螺在球面非均匀磁场中的磁敏感性研究

磁光法拉第效应是光纤陀螺中存在的非互易效应,会在陀螺输出零位附加一个固定偏置,从而影响光纤陀螺的精度。针对陀螺内部电路的辐射磁场为球面非均匀磁场的特点,建立了球面非均匀磁场的光纤陀螺磁敏感误差模型。采用数值模拟的方法分析了球面非均匀磁场对光纤陀螺磁敏感性的影响并进行了实验验证。实验证明,球面磁场源距离光纤环越近,光纤陀螺磁敏感误差越大;球面磁场源位于光纤环中心轴附近时,光纤陀螺磁敏感误差较小;球面磁场源在光纤环内部中心轴向移动时,光纤陀螺磁敏感误差基本不变。     

光纤陀螺用光学器件的匹配优化

针对光纤陀螺采用分立光学器件组装的特点,从光纤类型匹配、损耗匹配、偏振特性匹配几个方面讨论了对光纤陀螺精度的影响。给出了组成光纤陀螺各器件的理想匹配参数和光学器件的保偏尾纤连接时的对轴精度的优化,提高了光纤陀螺批量生产的一致性、稳定性、重复性以及光纤陀螺的性能。     

D/A量化对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响分析

光纤陀螺全数字闭环检测方案的最小反馈相移由D/A的位数确定。通过建立全数字闭环光纤陀螺的Sigma-delta模型,从量化噪声的角度分析了D/A位数对数字闭环光纤陀螺测量精度的影响。研究了闭环检测对量化噪声的抑制作用及其对光纤陀螺输出精度的影响。实验结果与理论分析吻合,结果表明:由于闭环系统本身对量化噪声的抑制作用,量化噪声不会成为影响中、低精度光纤陀螺检测系统精度的主要误差源,实际D/A选型过程中可以根据系统对非线性、动态范围的要求结合的理论计算方法对D/A位数进行选取。     

微小型光纤陀螺组合分时复用技术

为了有效减小多轴光纤陀螺组合的功耗、体积和重量,实现光纤陀螺组合的微小型化,应用分时复用技术,提出了一种基于3×3耦合器,工作在850 nm短波长的光纤陀螺分时复用组合结构。分析了陀螺输出数据处理方法,得到了分时复用光纤陀螺组合的相对极限零偏稳定性。建立了分时复用光纤陀螺切换模型,揭示了分时复用导致光纤陀螺轴向切换必然存在一个过渡过程,分析了过渡过程对陀螺组合静态、动态特性的影响。结果显示,光纤陀螺组合的相对零偏稳定性是传感方法的2.1倍,最大输入信号检测带宽为1.1 kHz,标度因数的不对称性和非线性度均小于50×10-6。最后,通过仿真进行了实验验证,结果表明,该技术可以用于中低精度微小型多轴光纤陀螺组合中。     

三轴一体化光纤陀螺的Allan方差分析

为减小光纤陀螺仪的误差,提高精度,需要对陀螺仪进行误差估计和补偿。为此建立了光纤陀螺仪的误差模型,用Allan方差对三轴一体化光纤陀螺的输出进行误差分析,辨识出各项随机误差系数,得到影响光纤陀螺性能的误差源,进而对三轴一体化光纤陀螺的研制提出改进意见。     

光纤环温度性能分析软件设计

介绍了影响光纤陀螺温度性能的主要因素—Shupe效应,论述了基于LabVIEW软件设计开发的光纤环温度性能分析软件的程序组成和功能,并利用光纤环温度性能分析软件开展了内外热源两种工作条件下,光纤陀螺温度性能的仿真分析及与光纤陀螺测试结果的对比评价。结果表明,仿真分析结果与光纤陀螺测试结果一致,光纤环温度性能仿真分析软件能够将光纤环有限元分析结果与光纤陀螺输出有机结合。     

光纤陀螺的时变梯度场效应

光纤陀螺是一种高稳定性的绝对角度传感器,去偏陀螺的光纤传感环是由200～1000m 普通单模光纤(SMF)绕在直径为3～10cm 圆柱支架筒上。时变温度梯度场和时变应变对光纤的位相"调制"作用会引入非互易相位误差。本文给出了时变梯度场对光纤陀螺输出的影响,并给出了实验结果和光纤陀螺传感环的制作方法。     

光纤陀螺用SLD的光功率自动控制的实验研究

光纤陀螺(FOG)所用光源的特性对光纤陀螺的性能有很大的影响,着重介绍半导体光源超辐射二极管(SLD)的特性,以及SLD的稳定性对光纤陀螺的影响。针对环境温度和驱动电流对SLD光功率稳定性的影响,设计光功率控制方案及相应的驱动控制电路。     

基于设计情形的叶片模态分析

针对某三叶片风扇,建立了叶片的有限元模型。通过对该模型进行模态分析,得到了叶片的固有频率和相应的模态振型,并分析了各阶振型下叶片的振动情况。通过不同的设计情形算例,分析了叶片材料弹性模量、泊松比、质量密度对叶片固有频率的影响。考虑叶片旋转工作状态下离心力会产生预应力的影响,通过加载旋转力矩,求解了多组设计情形的预应力下叶片的固有频率,计算结果表明,叶片的旋转状态会对叶片的振动特性产生影响,离心预应力会使叶片固有频率变大。     

无阻尼Duffing方程高精度近似解研究

对非线性振动中的无阻尼Duffing方程自由振动频率的求解方法进行了探讨,应用Gauss-Chebyshev求积公式计算了Duffing方程的自由振动频率,得到了精确解析解表达式。为了便于实际应用,推导了几个简单的近似计算公式。对Duffing方程椭圆积分频率解进行了数值计算,以此结果为基准,通过绘制Duffing方程自由振动频率解的频率-振幅曲线,定性分析了各近似计算公式的精确度。为进行定量分析,提出了Duffing方程特征振幅的概念,分析了不同特征振幅下各近似计算公式的相对误差。结果表明,基于Gauss-Chebyshev求积公式的Duffing方程自由振动频率近似解具有形式简洁、精度高的优点,这为深入研究Duffing方程的特性提供了一种新的方法。     

轴压下弹性支承夹芯连续梁固有横振

研究了轴压下弹性支承夹芯连续梁的固有横振,利用Ｌａｐｌａｃｅ变换导出了其振型函数及频率方程。     

基于主成分分析的特征频率提取算法及应用

通过研究主成分分析(principal component analysis,简称PCA)中有效特征值与信号频率和幅值之间的关系,发现有效特征值的数量是由原始信号中频率成分的个数决定,与幅值、频率和相位的大小无关。信号中每个频率产生两个有效的特征值,且幅值决定协方差矩阵C的特征值在其分布图中的排列顺序。提出了一种基于PCA的特征频率提取算法,该算法可实现对单个或多个特征频率的准确提取。将此方法应用于大型转子系统轴心轨迹的提纯上,效果优于谐波小波和小波包算法。     

基于显式有限元的转子不平衡与轴承故障耦合分析

为分析转子不平衡与轴承故障耦合振动特征及产生机理,在对转子不平衡与轴承故障耦合状态下受力分析的基础上,基于虚位移原理的增广拉格朗日法建立轴承运动控制方程,运用LS-DYNA建立转子-轴承系统二维显式动力学有限元模型,分析了故障耦合状态下轴承振动加速度、转子轴心运动轨迹,探明了转子不平衡-轴承缺陷耦合故障冲击响应特征及转...     

某机载电子设备振动模态与频响分析

首先从模态振型叠加的角度分析了正弦激励下具有比例阻尼的系统输出位移响应,讨论了一般粘滞阻尼时系统用复模态参数表示的频率响应函数。对给定的工程算例,运用MSC.Patran和Nastran软件进行电子设备的模态分析、扫频振动以及随机振动的频响分析和数值仿真。最后基于模态叠加理论分析了系统的冲击响应问题,并计算了简化模型在给定冲击条件下的位移响应。     

柔性椭圆轴承故障频率分析与CMWT-FH特征提取

柔性椭圆轴承（Elliptically shaped baring,ESB）在工作中承受循环交变应力载荷,是谐波减速器中最易损坏的核心零件。根据ESB的运动学特性,推导其滚道表面发生局部缺陷故障时的特征频率公式。由于其故障特征容易被长短轴交替产生的振动激励信号所掩盖,提出连续Morlet小波变换（Continuous Morlet wavelet transform,CMWT）与基于FFT的Hilbert频谱分析（FFT based Hilbert,FH）结合的CMWT-FH故障特征提取方法。与普通FH方法的特征提取效果对比分析,CMWT-FH方法可以更容易、更准确地识别出ESB的故障特征频率及其边频带频率：外圈故障时,外圈故障特征频率及其高次倍频两侧存在间隔为二倍转频调制频率的边频带;内圈故障时,内圈故障特征频率及其高次倍频两侧存在间隔为转频调制频率的边频带。可结合故障特征频率及调制边频带来判断故障出现在外圈还是内圈。