光纤陀螺

前言光纤陀螺(FOG)是利用Sagnac效应检测旋转角速度的装置。光纤陀螺与传统的机电陀螺相比,具有起动快、没有可动部件、零件少及寿命长、精度高等优点,作为新一代惯性控制器件,已经受到了人们的普遍重视。光纤陀螺根据其检测方式可分为干涉型和环形谐振腔型两大类,其中干涉型光纤陀螺研究的历史比较长,目前已经进入了实用化阶段,而环形谐振腔型光纤陀螺的研制,还只是一些理论方面的探讨,最近几年各国都相继进入了实验阶段,但因为这种光纤陀螺以较短的光纤(构成谐振腔)就能得到与干涉型同样的灵敏度,因而越来     

环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺

一、前言在惯导系统中,搭载的陀螺急需向超小型、重量轻、高灵敏度方向发展。我们研究的环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺就具有以上所说的特点,这种光纤陀螺的光源实际上用的是半导体激光器。用这种光纤陀螺在很大的程度上提高了惯导系统的精度。本文将分几点叙述环形Fabry-Perot谐振腔式光纤陀螺的构造,实验装置和它在实际中的应用。     

采用光纤环形谐振器的外谐振腔式半导体激光器光谱和频率的同步稳定

在频谱鉴频器上采用了光纤环形谐振器使外谐振腔式半导体激光器的光谱宽度(简称谱宽)和频率同步稳定。利用谱宽稳定来控制反馈光相位,利用频率稳定来控制输入电流。稳定的谱宽为2MHz,其波动在10kHz以下,等效频率变动为2MHz_(p-p)以下。根据该结果可以预见外谐振腔式半导体激光器可以作为环形谐振式光纤陀螺的光源。     

光纤陀螺仪的光源统计学和克尔效应

我们从理论上证明了超发光二极管产生的偏振高温光,在光纤陀螺仪中,具有补偿克尔效应带来的漂移的特性。一些多模激光器的光源具有上述这种可以显著降低克尔效应误差的特性。利用多模激光二极管的试验性陀螺表明,它没有克尔效应误差存在并且提供了显著改善的长期稳定性。     

光纤陀螺和环形激光陀螺及其技术评定

本文介绍了两种光学陀螺的发展历史及其通用原理,又分别描述了激光陀螺、模拟光纤陀螺和数字光纤陀螺的具体工作过程、应用范围及消除漂移的具体方法。重点对两种光学陀螺进行了详细比较,分析指出,光纤陀螺在重量、装配条件、多种装配形式、加工精度、使用期限以及价格方面都优于环形激光陀螺。但总的来看,光纤陀螺还存在一些重大技术问题有待解决,该公司研制的光纤陀螺的漂移率为10°/h,可用在偏航的俯仰测量、姿态稳定等应用中。对性能要求在0.01°/h的惯导中,仍取代不了环形激光陀螺。从长远看,两者竞争的焦点是在价格方面。     

环形谐振器式光纤陀螺

1.前言环形谐振器式光纤陀螺目前尚处研究阶段。它的主要特征是利用光纤环形谐振器谐振特性的变化来检测旋转角速度,灵敏度高,所用光纤长度仅数m,理论检测极限可达10~(-6)rad/s。所以,在实现惯导元件小型化方面很有竞争力。本文从该陀螺的主要组件光纤环形谐振器的原理谈起,较详细地介绍了环形谐振器式光纤陀螺的结构、工作原理及其优点与可能的检测灵敏度。     

用双频激光器的光纤陀螺

本文介绍了用双频激光器作光纤陀螺光源,不用调制器测量高线性惯性漂移及其信号的方法。我们使用的光源是氦-氖塞曼激光器,它可提供具有稳定频差具有两种正交偏振模式的偏振光。在光纤中两种模态入射光的偏振状态相同。光纤长1km、带宽为1kHz时的灵敏度为12μrad/s,初始漂移在1时内为5μrad/s。     

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。     

能长期稳定工作的全熊猫光纤型陀螺

本文介绍一种全部光学器件(包括光纤绕组、相位调制器、3分贝耦合器和偏振器)均用熊猫光纤制成的新型全光纤型陀螺。其中光纤型偏振器的半径R=10厘米、插入损耗小于0.04分贝、消光比达到43分贝。该新型陀螺的长期稳定度为0.5度/小时(峰-峰值,积分时间40秒)。     

单模光纤定向耦合器

对于具有信息容量大及单模干涉优点的单模光纤通讯和各种光纤传感器来说,都必须采用高效率的耦合器,为了降低连接损耗,提高耦合功率,Sheem和Giallorenzi共同研究出一种腐蚀——研磨技术,采用这项技术可以保证耦合器中的两块石英块(包括光纤芯)之间的严密接触,用这种方法制造的光纤耦合器具有连续可调、传输损耗低,不受偏振影响及高导向性等优点。可作为串联系统中可调的发送/接收耦合器及并联系统中的功率分束器及光纤     

半球谐振陀螺的漂移机理及其控制

基于半球谐振陀螺的结构特点及制造工艺技术限制等因素,研究了半球谐振陀螺的漂移机理。文中重点介绍了正交漂移及其控制,推导出正交漂移分量的数学模型。针对正交漂移产生的漂移速率和漂移角,给出了补偿和控制漂移的正交控制法。     

硅平面波导模块上整块集成的谐振型微型光学陀螺

本文报道了一种新颖结构的谐振型微型光学陀螺（MOG）,它是在硅平面波导模块（PLC）上整块集成的,并给出降低陀螺噪声的一些措施,光学环形谐振型陀螺主要受感应引起噪声的偏振涨落和感应引起噪声的背向散射的影响。文中讨论了波导中的偏振态,以便弄清前者的工作特性,并提出控制波导双折射的一种措施;针对后者,提出了带有专用信号处理的双相移键控（B－PSK）方法,热光（TO）相位调制仅是用于硅波导中B－PSK的一种方案,其带宽被限制在－1KHz。为了有效地利用TO调制器的带宽,文中提出了一种电信号处理方案,以及补偿频率响应的一种调制波形,通过实验装置验证了感应引起噪声的背向散射得抑制,用等量的转动观测了陀螺的输出。     

无源光学陀螺的研究开发动向

从无源光学陀螺的分类开始全面介绍了近几年来各国对IFOG(干涉式光纤陀螺)和OPRG(无源环形谐振腔式光纤陀螺)的研究情况和发展动向。分别探讨了各种陀螺的噪声源及其解决措施.通过实验得出如下结论:IFOG目前已进入实用和改进完善阶段,完全可以达到高性能化;OPRG虽处基础研究阶段,但有可能成为更小型的高性能光纤陀螺。     

应用保偏光纤的光纤陀螺的相位误差极限

本文在偏振器不理想的情况下,对应用宽带光源和高双折射光纤的光纤陀螺的相位误差的上界进行了计算。将相位误差及相应的零点漂移和光纤的偏振保持参数h联系到一起。本文还将理论计算结果和最近得到的实验数据进行了比较。     

7.62cm开环全光纤陀螺的设计、研制和测试

干涉式光纤陀螺(IFOG)与谐振式光纤陀螺(RFOG)和环形激光陀螺(RLG)一样,应用1913年法国物理学家Georges Sagnac发现的、并以其名字命名的Sagnac效应来测量在惯性空间中的旋转速率。Sagnac效应即闭台光路中相向传插的光波的差分相移与惯性空间中光路旋转速率成正比。旋转速率Ω与连带引起的相移φ_R之间的关系为: φ_R=(8πA/λc)Ω (1) 式中A为回路包围的面积,λ为真空中的波长,c为真空中的光速。对于正常的面积,标度因数8πA/λc很小。但RFOG和RLG利用谐振腔结构克服了这个问     

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%.     

光纤陀螺随机漂移非参数ARMA模型的建立与分析

针对光纤陀螺随机漂移的非线性,提出了运用一类非参数ARMA模型(FARMA模型)对光纤陀螺漂移数据进行建模。依据某型光纤陀螺的实测数据,通过比较选择了FARMA(2,1,1)模型作为该型光纤陀螺随机漂移数据的模型。在此基础上对模型进行了适用性检验,同时对该模型的拟合结果进行分析,结果表明FARMA(2,1,1)模型能够更好的描述光纤陀螺随机漂移。     

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。     

基于AR模型的光纤陀螺建模方法研究

作为新一代的光学陀螺仪,光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度,为了提高光纤陀螺的精度,本文提出了利用时间序列分析法中的AR模型[1]对光纤陀螺零漂数据进行分析,采用最小二乘法对数据进行了处理和拟和,并在此基础上应用卡尔曼滤波算法对建模后光纤陀螺的漂移数据进行了滤波,有效地抑制了光纤陀螺中的随机误差,得到了陀螺信号的常项漂移趋势,提供了一种符合工程应用要求的光纤陀螺漂移模型。     

光纤陀螺温漂补偿技术

针对在不同的温度下光纤陀螺漂移差异很大的问题,文中从理论和大量实验上研究了光纤陀螺的温漂特性,分别建立了逐次启动零位和一次启动零位补偿的数学模型,并给出了工程上的建模方法和步骤。试验结果表明:补偿后无论是不同温度下的陀螺漂移差值还是一次启动漂移的稳定性都有显著改善和提高。