光纤陀螺输入轴失准角温度补偿研究

提高温度特性是光纤陀螺仪工程化的一个难题,温度补偿是解决该问题的一种有效方法。光纤陀螺与温度相关误差项主要为零漂和标度因数,输入轴失准角也是影响光纤陀螺应用的一个重要误差项。在大量试验的基础上,分析了光纤陀螺输入轴失准角误差产生机理,采用多项式拟合方法建立了输入轴失准角误差全温模型,对多套光纤陀螺进行了全温补偿。试验结果表明,输入轴失准角补偿前全温变化在2×10-3rad数量级,补偿后全温变化小于3×10-4rad,精度提高了近一个数量级,大大提高了光纤陀螺仪的全温性能。

光纤陀螺仪测试系统设计与软件实现

介绍了一套光纤陀螺仪自动化测试系统,测试系统可以完成光纤陀螺静态测试、速率测试和环境试验测试等。测试系统硬件主要包括测试工控机、数据采集卡及环境测试设备,测试软件基于MicrosoftWindows系统和Microsoft Visual C++6.0软件开发平台。测试系统可以实现多通道光纤陀螺数据采集、分析与处理、动态显示,并控制速率转台和高低温试验箱等环境试验设备完成光纤陀螺多种性能测试。实际应用表明,自动化测试系统可以大大提高光纤陀螺的测试效率,满足批量化生产的需求,实现了测试过程的标准化。

三轴光纤陀螺样机研制及其关键技术

介绍一种小型三轴一体化光纤陀螺仪工程样机的研制。三轴一体化设计是三个光纤陀螺共用一套光源系统和信号处理电路系统,光源采用SLD光源,光源驱动电路为精密温控和恒流源驱动;信号处理电路采用方波调制和阶梯波反馈实现数字闭环;核心光路采用模块化设计;为了提高陀螺温度性能,建立了三轴陀螺全温误差模型并进行了补偿。工程样机测试表明,三轴光纤陀螺零值稳定性小于0.3°/h,零偏重复性小于0.2°/h,标度因数非线性小于50ppm,陀螺温度性能较好,具有较强的抗振动和冲击能力。

光纤陀螺仪死区抑制技术研究

抑制死区是光纤陀螺仪工程应用需要解决的一个问题,产生死区的原因一般认为是光纤陀螺信号解调电路中调制信号与信号检测电路之间电子交叉耦合,所以克服死区的方法也是从减少电子交叉耦合的途径入手;在某型号三轴一体化光纤陀螺仪研制中,从陀螺的结构设计与布局布线等方面进行了优化,并采取了屏蔽措施;分析了数字闭环光纤陀螺线性模型,提出了参数配置的优化措施;数字闭环软件中引入随机调制等多种措施综合抑制死区;产品测试表明,陀螺仪死区控制在0.5(0)/h以内,达到了预期的效果,满足型号使用要求。

数字信号处理技术在陀螺多位置寻北仪中的应用

在分析陀螺多位值寻北仪工作原理的基础上,采用求平均值和数字滤波处理陀螺输出数据,并比较了寻北结果重复性。试验表明:数字滤波后寻北精度明显提高。为进一步提高寻北精度,比较了数字滤波、AR(2)模型、小波滤波和Kalman 滤波四种信号处理方法。结果表明:数字滤波、AR(2)模型和小波滤波均可以提高陀螺输出信号重复性,小波尺度重构出来的信号方差比原始信号方差降低一个数量级,Kalman 滤波器使陀螺输出重复性提高30 倍。由于这些方法使陀螺输出更加平稳,因而有利于提高指北仪最终寻北精度。

光纤陀螺标度因数温度补偿硬件实现

针对光纤陀螺实际使用中的温度漂移问题,尤其是标度因数温度误差问题,研究了一种软硬件结合的补偿方案,依据陀螺补偿模型,利用陀螺系统中已经存在的单片机和FPGA相结合的硬件实现方法,对标度因数进行了温度补偿。实验中以光纤环内测温度为输入,陀螺标度因数为输出,在全温范围(-40℃^+60℃)内对光纤陀螺的标度因数补偿系数进行了标定。实验结果表明,补偿后的陀螺全温标度因数非线性比补偿前降低了一个数量级,证明了该方法的正确性、有效性和可靠性。

MATLAB在锅炉效率中的应用

常规的锅炉效率计算方法在日常的效率计算中不太方便,我们使用MATLAB这个功能强大的拟合工具进行效率计算,十分方便。另外,通过对数据的拟合,找到最佳排烟氧量,对锅炉燃烧进行优化。

一种ASE光源的性能优化方法

为了提高光源的各项性能,设计了一系列实验,用以验证掺铒光纤长度及泵浦源功率对光源性能的影响。采用实验的方法,分析了常温情况下,由不同长度掺铒光纤的变化所导致的ASE光源输出光的光功率、中心波长及谱宽变化,得到了在不同泵浦源功率时,掺铒光纤长度的变化对整机性能的影响,以及出光光功率和谱宽变化的实验曲线,从中发现在光纤长度为22 m时,光源工作性能最佳。这对ASE光源的器件选择及系统优化具有参考价值。实验结果表明,掺铒光纤长度对1 550 nm单通后向出光ASE光源的光源输出功率和谱宽性能均有影响。

对称复位调制技术在小型化光纤陀螺中的应用

2π复位调制是光纤陀螺全数字闭环处理技术的一个重要环节。由于小型化Y波导的半波电压提高,小型化光纤陀螺的调制信号达不到2π复位的要求。通过分析闭环复位的原理,提出了一种新的对称复位调制技术,成功实现了小型化光纤陀螺的复位调制闭环控制。

光纤陀螺尖峰脉冲研究

对光纤陀螺尖峰脉冲进行了深入研究,建立了光纤陀螺前放电路的噪声模型,分析了两个关键参数带宽和放大倍数对陀螺噪声和信噪比的影响,仿真结果指出降低前放带宽、提高放大倍数可以大幅度提高陀螺的信噪比,由于光纤陀螺信号特性的限制,这些改变必须在切除尖峰脉冲后才可以实现。对比分析了常见的几种光纤陀螺尖峰脉冲抑制方案,选择了模拟开关切除尖峰脉冲方案进行试验,试验结果表明,尖峰脉冲抑制方案对光纤陀螺的输出数据噪声性能提升效果显著,改进后的陀螺噪声降低了13%。

数字温控技术在全光纤电流互感器中的应用

针对反射式全光纤电流互感器(OCT)输出随温度漂移的问题,设计了1种新型数字温控算法及电路,在全温(-40^+70℃)下验证了温控方案及温控算法的正确性。试验结果表明:在全温范围内,温控系统可以很好地把互感器光路系统温度控制在25~50℃以内,大大压缩了光纤电流互感器的实际工作温度范围,使电流互感器输出稳定在0.2级以内。

光纤陀螺仪第三闭环回路控制研究

光纤陀螺仪是以Sagnac效应为基础的角速度敏感器件,依靠其性能优势已获得广泛应用。超辐射发光二极管(SLD)是目前光纤陀螺仪中普遍采用的光源,其特性将直接影响到陀螺仪的整体性能。对SLD光源的工作机理进行研究,分析其光电特性及光源光功率稳定性对陀螺性能的影响。根据光源对驱动电路的要求,提出光功率控制方案,引入陀螺仪第三闭环回路控制,采用数字电流源实现光功率的动态调节。试验结果表明,陀螺仪在全温条件下启动时间缩短在0.5 s以内、光功率波动控制在1%,零偏稳定性提高。

基于ADμC834单片机的高精度数据采集系统设计

介绍了一种多路高精度数据采集电路系统,电路以ADμC834单片机系统为核心,采用单片机内部的主通道24位ADC(A/D转换器)和辅通道16位ADC,多通道利用模拟开关切换实现,异步串行通信采用TL16C550,可以将串口的波特率提高到5 Mbit/s(5 V供电),接口采用RS-485标准。介绍了主要硬件原理和数据采集程序。

车载SINS/GPS/DR组合导航滤波器研究

文中提出了一种车载 SINS/GPS/DR 组合导航系统设计方案。针对车载系统工作环境中 GPS 信号易丢失和航迹推算误差较大的特点,选择了一种可重构联邦滤波器进行子系统的信息融合。仿真试验证明:此方案可以充分利用各传感器的信息,保证了系统的精度,提高了系统的容错能力。

陀螺随机漂移建模研究

介绍了时间序列分析理论及利用时间序列分析方法建立陀螺随机漂移模型的步骤,利用实验测量数据,建立了挠性陀螺的随机漂移 ARMA 模型,并应用一种单隐层 BP 神经网络对 ARMA 模型的参数进行辨识。利用 MATLAB 设计了一套完整的软件,软件包括陀螺漂移数据的检验与预处理、模型形式的选择、模型参数的估计、模型适用性的检验。利用这个软件可以很方便的对所采集到的陀螺漂移数据的随机特性进行分析,并建立陀螺随机漂移误差的 ARMA 模型。

基于FPGA/MCU全光纤电流互感器解调系统的设计

阐述了反射式全光纤电流互感器的工作原理,分析了互感器解调系统输出信号的特性,由此设计了全光纤电流互感器的解调系统方案,给出了一种FPGA+MCU的实现方法,研制了全光纤电流互感器的解调系统,并进行了测试验证。测试结果表明,解调系统能够对全光纤电流互感器交流及直流电流信号进行解析,说明解调系统满足全光纤电流互感器的功能要求。

高精度光纤陀螺相对强度噪声抑制技术

高精度光纤陀螺所用的基于放大自发辐射(ASE)效应的掺铒光纤光源光功率能够达到几毫瓦甚至几十毫瓦,由于功率较大,使陀螺的光源相对强度噪声(RIN)成为影响陀螺角度随机游走系数(ARW)的主要噪声,因此抑制RIN是提高高精度光纤陀螺性能的关键步骤之一,本文通过梳理了不同的RIN抑制方法的特点,对各类RIN抑制方法研究及应用进行综述。

光纤陀螺仪动态范围扩展方法研究

动态范围是光纤陀螺一项重要的动态特性指标,它反映了陀螺在不同输入状态下的适应能力,因而具有重要的研究价值。随着工作环境对光纤陀螺性能要求的不断提高,扩展光纤陀螺动态范围技术也一直在发展与进步。本文在通过梳理不同的动态范围扩展方法,根据其特点,将其大致分为:优化光纤环的设计参数类、开环检测方案类、数字闭环控制方案类,并对各类光纤陀螺动态范围扩展方法进行综述。

陀螺随机漂移建模与参数辨识的软件实现

介绍了时间序列分析理论及利用时间序列分析方法建立陀螺随机漂移模型的步骤，利用MATLAB设计了一套完整的软件，软件包括陀螺漂移数据的检验与预处理、模型形式的选择、模型参数的估计、模型适用性的检验。利用这个软件可以很方便地对所采集到的陀螺漂移数据的随机特性进行分析，并建立陀螺随机漂移误差的ARMA模型。软件的图形用户界面可以使用户很直观清晰地观察建模的过程，而且操作简单实用，大大减轻了用户处理数据的工作量。

信息融合技术及在车载SINS／GPS／DR组合导航系统中的应用

本文介绍了多传感器信息融合的几种算法，提出了一种车载SINS／GPS／DR组合导航系统设计方案，针对车载系统工作环境中GPS信号易丢失和航迹推算误差较大的特点，选择了一种可重构联邦滤波器进行子系统的信息融合。此方案可以充分利用各传感器的信息，保证了系统的精度，提高了系统的容错能力。