光纤陀螺光路热致零漂误差机理与抑制方法

光纤陀螺(FOG)作为一种高精度角速度传感器,在惯性导航、定位定向和姿态控制中扮演着至关重要的角色。然而,光纤陀螺光路热致零漂误差是限制陀螺精度提升的关键因素之一。通过分析Shupe效应、Mohr效应及交扰效应,解释了热致零漂误差的产生机理;从内因(几何对称性和物理对称性)和外因(环境影响和物理场激励)两方面归纳了影响零漂误差的不同因素;进一步讨论了对内因和外因的关键因素(如光路的应变和温度分布)检测的布里渊光时域分析(BOTDA)技术、光频域反射(OFDR)技术以及拉曼光时域反射(ROTDR)技术的研究现状;最后介绍了光纤环绕制工艺的优化、特种光纤的应用、尾纤长度的调整以及温度补偿技术等多种抑制热致零漂误差的措施和方法。上述研究为恶劣环境下导航级光纤陀螺测量精度和环境适应性的进一步提升奠定了基础。

CG-6型重力仪零漂特性研究

对中国地震局地震研究所最新引进的4台CG-6型相对重力仪的零漂特性进行测试研究,结果表明,4台重力仪的静态零漂率、混合零漂率和动态零漂率均小于8μGal/h,满足厂家给出的技术指标。在较长观测时间内,各台仪器的零漂均存在不同程度的非线性特征,因此在进行较长时间的野外观测以及后续数据处理中,不宜将零漂率作为常数进行解算和零漂改正。

基于不同规范的重力仪双程往返零漂率计算分析

重力测量是大地测绘及地球物理勘探的重要部分,根据不同的重力规范开展双程往返观测(i、j、j′、i′),其对零漂率的计算也不同,地质调查规范将j点的重复测量做静掉格处理,石油规范运用回归分析的方法计算零漂率。j点的重复测量间隔的处理不同,导致两类规范得出的零漂率数值差异明显。本文通过对理论算式分析和实测数据对比,分析了j点重复测量的g′j-gj、t′j-tj对零漂率计算的影响,对比石油规范中采用的回归分析法,说明了“静掉格”处理对减小因仪器性能、测量环境影响导致的不确定因素的重要意义,提出了两类规范的适用条件。

压电式加速度传感器在高冲击环境下的零漂分析

为了抑制侵彻加速度测试中发现的压电加速度传感器零漂现象,减小其对测试结果的不利影响.首先从传感器自身和传感器后续电路两个大方面,分析了测试系统可能产生零漂的各种原因,并且针对引起零漂的原因提出相应的解决措施.然后根据具体测试环境改进设计了抑制零漂的侵彻加速度存储测试系统.通过空气炮实验,与改进前的试验曲线进行比对.试验结果显示,设计采取得的措施很好的抑制了零漂现象.

带零漂补偿和定子电阻自校正的磁链观测器

电压型磁链观测器的应用中,存在电动势零漂和定子电阻参数变化的问题,为此设计了一种自校正电压型磁链观测器。根据电动势零漂和定子电阻参数变化对磁链观测结果影响方式的不同,分别设计了电动势零漂估计器和定子电阻误差估计器,可以根据定子磁链计算值和定子电流进行零漂和电阻误差在线估计,并对相应变量进行校正。经过校正后,能够完全消除观测结果中的直流分量,并且保证磁链幅值、相角的准确性。观测器的效果通过Matlab/Simulink仿真和试验台实验进行了验证。仿真和实验结果表明了该磁链观测器的合理性和有效性。

四频差激光陀螺由于稳频精度局限等引入的零漂

本文分析了四频差动激光陀螺由于稳频精度局限等原因造成其左右旋陀螺在增益曲线上不对称 ,并导致比例因子不对称和这种不对称的不稳定从而引入零漂的机理 ;还分析了影响它们的因素 ;并代入实验测得的稳频精度值 ,估测了产生的零漂大小。

基于模糊逻辑的MEMS陀螺零漂温度补偿技术

针对MEMS陀螺在外界温度变化时,角速率输出误差较大且为非线性的特点,设计了一种基于模糊逻辑的MEMS陀螺温度补偿方法,采用一元Takagi-Sugeno模糊模型对陀螺零漂的温度误差进行辨识与实时补偿,并就陀螺在自身发热和外界温度变化两种情况下的补偿效果进行了实验验证,结果表明,经过温度补偿,陀螺零漂从0.01003°/s减小到0.007°/s,可满足工程应用的需要。

模拟乘法器零漂抑制技术

为克服现有调零技术的不足,分析了模拟乘法器零漂产生的原因,建立了乘法器的等效模型,提出了一种高精度的模拟乘法器零漂补偿电路;采用传输线变压器技术、低阻调零技术、温度补偿技术和数字调零技术提高零漂抑制效果,对零漂补偿电路参数提取方法进行了研究。实验结果表明:采用综合补偿技术后,可以将模拟乘法器的原始零漂降低3个数量级。

光纤陀螺仪零漂信号的Allan方差分析

介绍了光纤陀螺零漂实验的设备环境,硬件和软件的构成及数据采集过程。在测得光纤陀螺零漂信号的基础上,运用Allan方差理论对陀螺信号进行定量的分析,得到了光纤陀螺5个误差源系数的大小,并根据误差源的产生机理,找到了光纤陀螺硬件存在误差的部分,提出了光纤陀螺的改进方案。

光源偏振度对光纤陀螺零漂影响的研究

以Y波导集成光学调制器保偏型干涉式光纤陀螺作为研究对象，根据各光学元器件的参数建立了各器件的琼斯矩阵以及光路传输模型，存此基础上进行了光路偏振误差的理论分析。通过推导，得到了保偏型干涉式光纤陀螺的偏振误差表达式，并首次分析了光源偏振度对光纤陀螺零漂的影响。借助光源尾纤输出的光谱，对由0％～3％之间呈线性变化的偏振度以及对经实验测试的光源偏振度的实际值引起的偏振模式耦合误差的零漂值进行了仿真计算。结果表明，当光路中其它参数不变时，由光源偏振度变化引起的零漂值为0．001°／h，满足了高精度光纤陀螺的精度要求。

基于EMD和最小二乘法的零漂处理方法研究

针对实测侵彻过载数据中存在的零漂问题,提出了一种零漂数据处理方法.基于经验模态分解法提取信号趋势项部分,再以侵彻结束后的零漂趋势作为侵彻过程的零漂趋势,采用最小二乘法拟合后,分段完成修正处理.用该方法对过载数据进行去除零漂处理,得到弹体过载的一次积分速度与实测速度的最大误差为4.88%,二次积分位移与实测行程的最大误差为9.41%.研究表明:该方法消除过载数据的零漂准确有效,可以为计行程自适应起爆方式提供有效信息.

惯导陀螺零漂对末制导炮弹弹道性能的影响

该文依据惯导飞行阶段控制指令的生成原理,通过建立零漂对惯导陀螺外框轴偏转角度的数学模型,利用末制导炮弹全弹道刚体运动模型,根据仿真计算结果,分析了惯导陀螺零漂对末制导炮弹弹道性能的影响特点。得出了惯导陀螺定向轴纵向零漂对射程、侧向零漂对弹道侧偏有重要影响的结论,对新型末制导炮弹研制过程中的惯导陀螺零漂控制以及末制导炮弹射表的编拟有重要的理论指导价值。

四频差动激光陀螺的零漂敏感性

腔长、磁场、增益、腔损等因素的变化是四频差动激光陀螺零漂的重要来源,为了提高陀螺精度,研究了零漂随这些因素的变化关系。首先固定谐振腔周长、互易偏频、法拉第偏频、腔损、峰值增益、多普勒加宽、气压、氖同位素比例,利用自洽方程组仿真了零漂随失谐频率和磁场的变化规律。然后分别改变谐振腔周长等8个参量,对零漂随失谐频率和磁场的变化规律进行了数值仿真。最后,对仿真结果进行了实验验证。结果表明:在最佳失谐频率下和/或最佳磁场下零漂为零,而且对不同谐振腔参量和增益气体参量的陀螺均有此规律。因此,通过控制陀螺的工作点能够消除磁场变化导致的零漂,通过外加磁场能够消除腔长变动导致的零漂,采取这两种控制之一即可消除偏频、腔损、增益、气压变化导致的零漂。

侵彻加速度信号零漂的处理方法

针对侵彻加速度信号的零漂特征,采用小波分析法处理零漂数据,提出以小波基函数提取趋势项的准确度和信号重构能力作为最优小波基的选择依据。研究表明:零漂信号的频率范围主要集中在100 Hz以内;bior2.8小波基提取趋势项准确度较高,重构侵彻加速度信号的误差最小。含有零漂的侵彻加速度信号采用bior2.8最优小波基分解出100 Hz以下的低频趋势项,能够有效地消除零漂,得到的加速度一次积分与二次积分分别与实际的侵彻速度和侵彻行程保持了较好的一致性,行程相对误差小于10%。消除零漂后的加速度信号可以为计行程自适应起爆方式提供有效信息。

四频激光陀螺热致零漂机理研究

针对制约提高激光陀螺精度的热效应这一重要因素,分析了主要热致零漂及其作用机理,推导出了朗缪尔温度漂移理论表达式。实验表明:外部温度变化与内部发热对陀螺漂移有着相同的效果,热效应主要以温度、温度速率与温度梯度方式影响零漂。

相关性分析在GT航空重力仪零漂改正中的应用

航空重力仪测量传感器和地面重力仪测量单元类似,往往存在零点漂移现象,通常把这种漂移视为线性关系,用前、后校数据做零漂改正处理。但是航空重力仪结构复杂,造成传感器漂移的因素很多,最为关键的因素是环境温度变化带来的扰动,实际又无法避开航空重力仪在温差剧烈变化的夏、冬两季作业。笔者以航空重力仪静态数据为例,首先进行固体潮改正并使用最小二乘法做线性零漂改正,其次使用线性相关分析方法,获得了静态数据和仪器温控温度之间具有很强的相关性特征,最后建立线性回归方程计算得到最终改正后的重力静态数据,精度有了很大的提高。这种相关性分析方法对深入理解传感器零漂改正处理方法和应用于动态测量数据中的零漂改正预研究具有实际意义。

基于前向线性预测算法的光纤陀螺零漂的神经网络建模

在详细分析光纤陀螺零漂的基础上,提出了先用滤波算法对光纤陀螺信号进行预处理,然后采用RBF神经网络对滤波后的信号进行建模的方法。针对光纤陀螺信号特点分别采用FLP算法、小波滤波算法、解相关变步长LMS自适应滤波算法对其进行了预处理,比较三种滤波方法,小波滤波算法效果优于其它两种预处理方法,但针对基于预处理后的陀螺信号采用RBF神经网络进行建模时,小波滤波预处理后的信号在建模精度上却是最差的,而对FLP算法滤波后的信号进行RBF建模,建模精度提高了两个数量级。结果表明:基于FLP算法的RBF神经网络在光纤陀螺中的建模是有效的,可大大提高建模的精度。

爆炸分离冲击数据的零漂校正

目的为消除爆炸分离冲击信号中的零漂趋势项,提出一种爆炸分离冲击数据处理方法。方法基于分段和线性拟合思想,获取测试数据的零漂趋势项。通过分析原始信号和校正信号的频谱相关性,定量讨论分段窗口数对试验数据有效性的影响规律,进而给出爆炸分离冲击加速度信号的校正原则。结果通过对试验数据进行有效性分析与校正,能够较好地抑制积分零漂,消除基线零漂趋势项对冲击谱的影响。结论该方法可提高试验数据的准确性和有效性。

光源光谱对干涉式光纤陀螺零漂的影响

以采用Y波导集成光学调制器的保偏型干涉式光纤陀螺（IFOG，Interference Fiber Optic Gyroscopes）为研究对象，根据各光学元器件的参数，建立了各器件的琼斯矩阵以及光路传输模型，在此基础上进行了光路偏振误差的理论分析．通过推导，得到了保偏型干涉式光纤陀螺的偏振误差表达式．首次借助光源偏振度的改变，分析了不同形状的光源光谱对偏振模式耦合误差引起的陀螺零漂的影响．通过计算得出，当光源的偏振度在0～3％之间呈线性变化以及光路中其它参数不变时，谱宽较窄的光谱引起的零漂较大，谱宽较宽的光谱引起的零漂较小．仿真结果给光纤陀螺光源光谱的选择提供了理论依据．