光纤陀螺寻北仪数据采集单元的设计与实现

针对捷联惯性光纤陀螺寻北仪中惯性器件动态测量范围宽及系统对实时性、可靠性和精度要求高的特点,设计了基于FPGA的高速、多通道、可扩展数据采集单元,实现多传感器数据实时采集。同时,由于用FPGA集成了寻北仪系统主要的I/O操作,从而使系统CPU能更专注于方位角解算算法,保证了寻北的快速性,并为执行更复杂的算法提供了有利条件。本文给出了系统软硬件设计方案,实验及实际应用表明,该数据采集单元工作稳定,实时性好,达到了设计指标。     

光纤陀螺角度随机游走对惯导系统影响

光纤陀螺角度随机游走(ARW)作为光学陀螺特有的性能指标,对导航系统性能具有重要影响。文章阐明了ARW物理含义、产生机理;推导了ARW对惯导系统初始对准和导航过程的影响。仿真结果表明,ARW影响系统初始对准时间;对短时间导航系统性能影响较严重,随导航时间增加,误差呈舒拉周期振荡增长。     

尾纤模块研磨轨迹的仿真及实验研究

尾纤模块研磨质量对闭环光纤陀螺直接耦合光路的插入损耗和陀螺精度有着直接影响.从降低研磨砂纸的磨损程度及保证光纤端面均匀磨损的角度出发,在不同行星齿轮转速及不同研磨距离的情况下对尾纤模块几何中心点在研磨砂纸上的研磨轨迹进行了Matlab仿真分析,得出了一组优化的研磨参数,并进行了研磨实验.实验结果表明建立的研磨方程正确,同时证实行星齿轮转速为1 r/min时研磨砂纸利用率高且磨损程度轻.     

空间应用光纤陀螺随机游走误差在线监测方法

随机游走误差是光纤陀螺空间应用中最受影响的误差之一。在分析陀螺器件在辐照环境下的失效模式以及陀螺模型的基础上,得到了前向通道增益是随机游走误差性能劣化的特征量的结论。依据相关辨识理论,提出了前向通道增益的在线监测方法,并在FPGA中得到了实现。通过将伪随机二进制码叠加在阶梯波中,并与方波调制伪随机二进制码解调得到前向通道增益;计算伪随机辨识信号与方波信号的相关性,该方法不会影响陀螺的正常工作。通过光纤陀螺辐照模拟实验验证了该方法的有效性,结果表明辐照过程中辨识得到的前向通道增益能够反映出随机游走误差75%的劣化。     

微弱原子荧光光场测量系统的设计简

在原子光学、量子通信、生物医学、食品安全和激光测量研究等领域,常常需要对荧光信号进行测量.而这些荧光信号的强度往往十分微弱,一般的探测方法难以检测.因此,针对微弱原子荧光光场分布信息的探测需求,设计搭建了一套测量系统.选用硅光电倍增管作为测量系统的探测元件,设计了跨阻放大电路来实现微弱电流信号的放大,并利用MultiSim软件对电路进行仿真分析,最终完成了测量系统的搭建、实现了对微弱光场的测量.实验结果表明,该系统可以很好地满足微弱光场分布信息的测量需求.     

基于RBF神经网络的数字闭环光纤陀螺温度误差补偿

为了消除数字闭环光纤陀螺温度误差,设计了基于径向基函数（RBF）神经网络的温度误差补偿方案,对该方案所采用的标度因数误差模型和偏置误差模型进行了研究。首先,根据光纤陀螺的温度误差分布情况设计了标度因数误差和偏置误差联合补偿的方案。接着,将基于多尺度分析的噪声和趋势项分离算法应用于建模数据预处理,以提高建模数据准确性。然后,建立了RBF神经网络模型,并改进模型的学习方法以防止网络的过拟合。最后,讨论了模型输入向量对神经网络规模的影响。温度补偿的结果表明：标度因数误差模型的残差均方（RMS）达到0.73 ,偏置误差模型的RMS达到0.051 。该建模方法可以满足中、高精度光纤陀螺实时温度补偿的要求。     

光纤陀螺随机误差特性的小波方差分析

光纤陀螺各项随机误差的频率特性各不相同.小波变换的多分辨分析兼具时频分析和尺度分析的功能,故采用小波方差法来表征噪声在不同频率分量的变化情况,从而为特定环境下光纤陀螺的故障诊断以及误差分析提供参考.通过与传统的分析光纤陀螺随机误差特性的Allan方差法对比可知,只要小波基函数的支撑区间足够小,小波方差就能克服Allan方差能量泄露的缺点.利用60Co辐照源模拟空间辐照,进行光纤陀螺整机辐照实验,分析实验数据,证明小波方差比Allan方差能够更加精确地反映光纤陀螺各项随机误差的变化情况.     

铌酸锂波导质子交换温度控制及折射率分布研究

针对铌酸锂波导质子交换的精确控制提出了一种预热-反应方法,建立了质子交换温控模型,并对该模型进行了PID控制参数整定和温度波动误差分析,在此基础上研究了质子交换过程中温度波动对H⁺浓度纵向分布的影响。采用预热-反应方法制作了波导样本,实验测试了其折射率纵向分布,并与传统工艺制作的波导样本测试结果进行对比,验证了所提方法对质子交换精确控制的有效性。实验表明:预热-反应方法折射率分布同理论计算折射率分布结果吻合更好。     

一种采用Ge/P光纤的强度调制型温度传感器

提出一种基于稳定的光纤辐射致衰减 (RIA)温度依赖性的新型光纤温度传感器。用辐照并充分退火后的光纤制作传感头,搭建光 纤温度传感系统进行测试。建立温度和光纤RIA的模型,并对光纤温 度传感器的灵敏度、线性度和重复性进行分析。结果发现,在－40～ 60℃温度范围内,辐照并充分退火后的Ge/P 掺杂光纤在850nm波段的RIA具有单调 稳定的温度依赖性。通过比较850nm和1310nm波段的RIA温度特性发现,光纤RIA的温度特性具 有波长依赖性,且850nm波段的温度灵敏度要远远优 于1310nm波段。验证了基于850nm波段的光纤RIA温度依赖性的光纤温度传感器的可行性。用18m辐照并充分退火后的Ge/P光纤搭建的光纤温度传感 器,其灵敏度为0.006dB/℃,最大绝对误差 为1℃,分辨率为0.15℃,线性误差为±3.04%,重复性误差为1.04%。     

差分GPS技术在农业飞防导航中的应用

本文介绍了差分GPS技术在农业飞防中的具体应用,该应用系统的主要特色是针对飞防作业要求,设计开发了一套VFDCDU控制显示器和飞机位置自动报告系统.本文详细说明了该系统的方案、设计、配置以及该系统的性能特点.