光纤陀螺标度因数与零偏的测试及分析

研究了精确标定光纤陀螺仪的办法,对其不对称性和非线性度进行测试,并分析零偏重复性、稳定性以及温度等的影响。通过分析计算的数据对陀螺仪的输出进行补偿,并进行验证,使其达到精确测量角速度的目的,对具体的工程应用具有一定的指导意义。     

光纤陀螺温度漂移建模补偿

光纤陀螺(FOG)的核心部件对温度敏感,造成温度是影响FOG测量精度的主要原因之一.对FOG温度漂移进行建模是实现其温度补偿,提高FOG测量精度的有效方法.结合近年来FOG的研究成果,在分析FOG温度效应机理的基础上,对FOG温度漂移建模方法进行综述.特别针对FOG温度特性的复杂非线性特点,从光纤陀螺温度漂移建模原理、建模复杂程度、模型精度及模型通用性等方面对多种建模方法进行对比分析.     

高精度光纤陀螺标度因数测试研究

陀螺仪输出的角速率信号是与载体运动角速率成一定比例关系的,其精度直接影响导航系统的精度。对光纤陀螺而言,随着国内外精度逐步提高,以光纤陀螺为核心的捷联惯性导航系统的应用越来越广泛。但很多应用表明,影响光纤陀螺仪精度的标度因数并非是完全线性的,并且具有正负不对称性,这对导航精度显然会有所影响。为了进一步提高精度,本文研究了一种精确测试计算光纤陀螺标度因数、标度因数非线性度及不对称性的方法,对光纤陀螺进行速率实验,并编制相应的软件计算出光纤陀螺标度因数等参数。     

基于最优子集回归的光纤陀螺变温零偏补偿

变温环境下,Shupe效应会对陀螺零偏产生影响,建立线性模型对其进行补偿是工程中常用的一种辅助手段。首先分析陀螺输出漂移与温度的相关性,然后以温度、温度梯度及二者高阶项、交叉项为自变量集合,针对随着补偿模型自变量个数逐渐增加,光纤陀螺补偿后输出漂移极差存在最低值的特性,提出基于最优子集回归,确定模型自变量数量,建立多元多项式回归模型近似求解零偏输出与温度及其相关量的关系。实验与仿真结果表明,当环境温度在-40~60℃变化时,100s滑动平均处理后,该模型使最终的漂移极差减小71.05%,零偏输出减小94%,有效地降低了温度对陀螺零偏的影响,同时具有占用资源少、实时性好的优点。     

退偏光纤陀螺刻度因数研究

首次在理论与实验两方面研究了闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数的非线性误差,闭环锯齿波相位调制器对两个偏振光分量的不同调制深度是其非线性误差的原因之一。提出了降低闭环退偏干涉型光纤陀螺刻度因数非线性误差的方法。     

神经网络在光纤陀螺标度因数温补中的应用

阐述了光纤陀螺标度因数受温度影响的机理,光纤长度、光纤环直径、中心波长、集成光学调制器调制系数以及2π复位电压值均影响标度因数的稳定性。在此基础上提出建立温度模型补偿法,对最小二乘法和BP神经网络补偿法进行了分析与比较。该文利用光纤陀螺输出实测数据进行了后仿真,结果表明,神经网络法进行光纤陀螺标度因数温度补偿可使误差明显减小,其效果要优于传统的最小二乘法,这样保证了光纤陀螺全温情况下在系统的使用精度。     

光子晶体光纤陀螺标度因数特性研究

光子晶体光纤陀螺原理上具有磁敏感性低、温度稳定性好及抗辐照等特点,是光纤陀螺一个新的重要发展方向。很多学者研究了其零偏特性,但未见对其标度因数的研究报道。研究了光子晶体光纤陀螺标度因数的误差构成,并试验测量了光子晶体光纤环引入的误差。研究结果表明,光子晶体光纤陀螺标度因数具有更稳定的温度和辐照特性,在-40~+70℃的温度范围内,标度因数重复性为242.310-6(未补偿时),约为普通光纤陀螺的1/2。在经历总剂量为50 krad(Si)的辐照后,光纤陀螺标度因数变化10910-6,重复性和非线性没有明显变化,比普通光纤陀螺稳定1 倍以上。     

平均波长对光纤陀螺标度因数的影响

分析了宽谱光源的平均波长对标度因数的影响,初步建立了开环光纤陀螺和闭环光纤陀螺标度因数的系统模型,详细讨论了平均波长和光纤陀螺第二闭环影响标度因数的机理,并进行了相关的实验,实验结果与理论分析结果吻合,验证了该系统模型的正确性。     

基于小波神经网络的光纤陀螺系统级温度补偿

捷联惯组中光纤陀螺的输出精度受温度的影响较大,在实际应用中必须对其进行温度漂移补偿。对于光纤陀螺的零偏随温度变化呈较强的非线性特性,传统的多元线性回归法难以满足补偿精度要求,因而将小波神经网络用于建立光纤陀螺的温度补偿模型。通过对某型号捷联惯组中光纤陀螺的静漂数据进行仿真,实验结果表明,基于小波神经网络模型比多元线性回归模型的补偿效果更明显,有效提高了陀螺的精度。     

单模光纤弯曲半径对光纤陀螺标度因数稳定性的影响

在采用低偏和保偏混合光路的混偏光纤陀螺的光学架构中,包含了一些单模光纤元件和单模光纤。当单模光纤发生弯曲时,光纤中传输的纤芯导波模式和单模光纤中的界面反射波模式之间将会发生相互干涉,导致光的传输特性受到影响。提出了单模光纤弯曲对光纤陀螺标度因数稳定性影响的数学模型。仿真和实验结果表明:当温度发生变化时,单模光纤弯曲会导致传输光的中心波长发生漂移和振荡,从而影响光纤陀螺标度因数稳定性。中心波长振荡的振幅与弯曲半径直接相关。     

小波消噪在光纤陀螺温度补偿中的应用

分析并建立了光纤陀螺温度漂移模型,指出数据噪声会降低甚至恶化模型的补偿效果。为减小噪声的影响,分别利用数字低通滤波和小波阈值消噪法对温度变化率数据进行降噪处理。经过仿真分析发现,与数字滤波相比,小波消噪法的降噪效果更好。多轮温度试验结果对比表明,利用小波阈值法对数据进行降噪,可提高光纤陀螺温度漂移的补偿效果。     

连续旋转型光纤捷联惯导系统角速度误差补偿

旋转调制技术在有效抑制惯性器件漂移的同时,也使测量误差更加复杂,只有对这些误差进行补偿,才能发挥旋转调制的效果。为此分析了光纤陀螺敏感轴与旋转轴间不正交角、旋转轴涡动、时间不同步量、敏感轴间不正交角等误差造成的影响,建立了各自的误差补偿模型,并设计了一种基于单轴转台和单元体自身旋转的误差标定方法。结果显示,温补后的敏感轴与旋转轴之间不正交角标定精度优于0.2″,敏感轴之间不正交角标定精度优于1.4″,时间不同步量的标定精度优于0.06ms,经旋转调制和误差补偿后的等效光纤陀螺漂移由0.050°/h改善至0.015°/h。为低成本高精度惯导系统的实现建立了基础。     

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究

工作环境温度的变化使光纤捷联惯导系统内部惯性器件产生了温度漂移,严重影响了系统输出精度。该文从便于工程实现角度出发,设计了一种基于光纤陀螺和石英加速度计温度漂移建模与补偿的方法。建模过程中参数取值通过转台试验获得。验证试验结果说明了建模与补偿的正确性与实用性。     

光纤布拉格光栅传感器的温度补偿研究

应力和温度变化引起光纤布拉格光栅(FBG)传感器中心波长漂移的交叉敏感效应制约了光纤布拉格光栅传感器的实用化。在简介光纤布拉格光栅传感器工作原理的基础上,综述了近年来国内外在该领域实现温度补偿的相关技术和消除或减弱传感器温度敏感的方法,阐述了光纤布拉格光栅传感器温度补偿的原理,并分析了每种方法的特点,探讨了光纤布拉格光栅传感器应用中存在的问题。     

实用型光纤陀螺系统工作点的选定和稳定技术的试验研究

介绍了实用型中低精度开环光纤陀螺系统中如何实时并准确地测量陀螺系统的工作点的方法和技术方案,并且从理论上分析了开环的光纤陀螺系统的工作点的选择依据。通过对实验结果的对比测试分析,提出了进一步提高光纤陀螺精度和稳定度的途径和设想。     

光纤陀螺在飞机中的应用概况

本文叙述了光纤陀螺在飞机中的应用概况,并介绍了光纤陀螺的发展趋势和市场预测。     

压力传感器零点温漂的两种补偿方法比较

压阻式压力传感器在实际应用中普遍存在零位偏离和零位温度漂移现象,这就降低了传感器的测量精度,因此需采取适当的补偿方法对这两种现象产生的误差进行修正,从而提高测量精度。文中分别通过电桥臂一串一并的硬件补偿方法及基于规范化多项式拟合算法的软件补偿方法同时实现平衡零位与补偿零位漂移。由模型推导分析及实验最终得出,通过规范化多项式计算方法拟合出的数据精度较高,补偿效果好于一串一并的硬件补偿方法。     

光纤陀螺的研究现状与发展趋势

论述了光纤陀螺的基本原理，性能特征和优势。介绍了光纤陀螺在军用民用领域的应用，分析了光纤陀螺的研制水平，进展，以及技术市场的发展趋势。