半球型动压气体轴承陀螺电机设计及性能测试

针对高精度三浮陀螺用半球型动压气体轴承陀螺电机的启停寿命问题,对半球型动压气体轴承的设计理论以及保证轴承在电机工况下能可靠启停的一些关键技术进行研究.其中轴承间隙和螺旋槽结构参数是影响轴承可靠启停以及其力学性能的关键因素,将螺旋槽结构参数作为变量,通过改变变量参数来分析轴承力学指标的变化趋势,得出螺旋槽各关键参数与轴承刚度的关系曲线;通过有限元法仿真分析并校核了电机在工况下轴承的稳定性,证明了轴承间隙参数设计合理.在此基础上研制了半球型动压气体轴承陀螺电机样机,并进行专项的电机启停寿命试验,启停次数满足陀螺不少于3 000次指标要求,满足高精度三浮陀螺的使用要求.     

MEMS陀螺在航天器控制系统中的应用评述

在分析MEMS陀螺在空间应用优势基础上,对MEMS陀螺的空间适应性进行了分析,提出了其在空间系统中的应用途径,通过国内外应用情况表明:MEMS陀螺能够广泛应用于航天器控制系统,并随着工艺水平的提高,将成为航天器控制系统的最佳选择.     

光纤位移传感器综述

基于普通位移传感器与光纤位移传感器两者的性能特征,概述光纤传感技术在位移传感方面上的优势。将光纤位移传感器分为两大类：本征型和非本征型,并详细介绍各类光纤位移传感器的原理、结构以及特点。根据其原理进一步探讨光纤位移传感技术的发展与应用。     

基于MIMU和磁力计的姿态更新算法研究

针对传统人体姿态解算算法中存在MEMS陀螺误差发散快的问题,提出一种基于微惯性测量单元( MIMU)及磁力计信息融合的姿态解算算法。该算法利用互补滤波结合PI调节控制完成陀螺零偏校正,然后在加速度计和磁强计的辅助校正下,通过EKF( Expand Kalman Filter)滤波器更新四元数法实现陀螺姿态解算。本算法采用MPU9150传感器模块完成测试实验,实验中对比分析了单独扩展卡尔曼滤波算法与本算法的滤波效果。实验结果表明,本算法能够有效地抑制陀螺的发散,实现稳定地输出高精度姿态数据。     

半球谐振陀螺仪频率裂解及固有刚性轴的测试方法

半球谐振陀螺仪以其寿命长、可靠性高、体积小、重量轻、精度高而且可微型化的优点将在卫星、潜艇等导航领域有着广泛的应用前景。对半球谐振陀螺仪的而言,频率裂解值与固有刚性轴的位置是其关键的技术指标,因此设计测试方案对其进行精确测试是十分必要的。根据陀螺仪工作原理,从理论角度进行了推导,建立存在频率裂解及与固有刚性轴不重合时谐振子的运动方程,通过研究主驻波及辅助波的表达式,进而得到了振动位移的精确表达式,最后设计了在固定位置安装两组激励电极以及两组位移传感器对频率裂解以及固有刚性轴位置进行测试的测试方案,并给出了最佳的测试时间。     

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。     

基于光纤陀螺的水布垭水电站大坝面板挠度变形规律分析

水布垭水电站混凝土面板堆石坝采用光纤陀螺(FOG)监测面板挠度变形。通过对监测资料分析,全面揭示了水布垭面板堆石坝面板挠度变形特点和一般规律,即:面板挠度变形整体趋于收敛,坝高1/3附近和运行低水位高程附近面板反弹出现峰值。监测成果为大坝安全运行提供重要依据。     

取样光栅滤波的新型光纤甲烷差分检测系统

综合应用取样光纤光栅滤波和改进的差分吸收检测技术,实现了对甲烷气体等距分布的多条近红外吸收线的同时测量,完善了差分吸收技术应用于弱气体检测的理论。基于分子光谱学理论对谱带精细结构的分析,结合取样光纤光栅的梳状滤波思想,以1.66μm附近甲烷泛频(2v3)吸收光谱R支中的R4线为中心,同时对R3、R4和R5三条吸收线进行测量。为消除光源功率波动对测量结果的影响,利用两个同类型的取样光纤光栅实现对气体浓度的差分吸收检测。选用中心波长在R4附近的啁啾光纤光栅作为光学带通滤波器,利用PINPD实现对三条吸收线处光强的同时测量,由比值处理消除光源功率波动对测量结果的影响。通过实验验证了系统的可行性。     

一种轴对称变厚度振动陀螺谐振子的振动特性研究

谐振子是振动陀螺的核心敏感元件。振子的结构特征对振动陀螺的性能具有决定作用。本文研究一种轴对称变厚度振动陀螺谐振子的结构特点及工作原理,建立谐振子的有限元模型,分析结构参数对振子振动特性的影响规律。在理论分析之上,提出一组合理的谐振子的结构参数。     

分布式光纤Sagnac定位传感技术评述

介绍了分布式光纤Sagnac定位传感器的工作原理,分析了国内外研究中的单Sagnac环形、双Sa-gnac环形、Sagnac-Michelson和Sagnac-Mach-Zehnder形等各种结构形式,以及位置信息的解调方法,讨论了该类型的传感器的优点及需要改进之处。