激光陀螺锁区特性的研究

从理论和试验两个方面,研究了四边形腔环行激光陀螺的锁区特性·利用环行腔中背向散射光束具有相干性,导出了环行谐振腔综合背向散射与反射镜、反射镜之间的相对位置的关系·在有两个位移反射镜的四边形谐振腔中,理论上得到了综合背向散射系数与谐振腔腔长具有双波长周期·利用综合背向光强实验及锁区与陀螺工作模数实验分别验证了理论的正确性·试验证实散射光的强度与谐振腔的工作模数存在双模周期性,综合背向散射系数大,陀螺锁区大,反之亦然·

速率偏频技术提高激光陀螺精度的理论研究

以分析激光陀螺主要误差源出发点 ,从理论上研究了速率偏频技术的作用 ,指出它可有效地降低激光陀螺锁区引入的随机游走误差 ,部分地补偿激光陀螺谐振腔中的光束位移引起的不可控激光陀螺的零偏误差 ,并可解决抖动激光陀螺在系统使用中的锥形误差 (ConingError)和划桨误差 (Sculling Error)。利用激光陀螺的拍频方程和拌动偏频激光陀螺的拍频近似解 ,得出了速率偏频激光陀螺随机游走误差与速率偏频系统参数的表达式 ,并指出了速率偏频技术的特点及速率偏频技术要解决的主要技术问题。

激光陀螺反射镜散射检测方法

闭锁效应是影响激光陀螺性能的重要因素,而光束在反射镜表面反射时的背向散射则是形成闭锁效应的主要原因。基于矢量叠加理论,对激光陀螺反射镜背向散射对谐振腔总背向散射的影响进行了分析。在此基础上,提出一种反射镜散射的在线测量方法,以半导体激光器为光源构成远心光路,通过显微镜收集散射光,并利用CCD记录反射镜膜面的散射光场。根据散射图样对反射镜进行筛选,并最终确定反射镜膜面的安装位置与方向。在某型激光陀螺上进行了实验,结果表明使用该方法选配可以将锁区合格率由原来的75%提升至95%,改进效果明显。该检测方法结构简单,可有效控制由反射镜散射引起的锁区超标问题,在激光陀螺反射镜的在线检测及激光陀螺装调方面有很好应用前景。

激光陀螺相邻模零偏差及不平衡电流零偏差性能分析

通过控制参量提高陀螺精度和成品率,是激光陀螺工程技术研究的主要内容之一。引入相邻模陀螺零偏差及不平衡电流零偏差两个参量,对不同等级表陀螺对应参量的研究,发现陀螺性能与该参量具有确定的关系,通过控制这两个参量,可以有效提高陀螺使用精度和成品率。理论研究了两个参数变化的根源,分别为谐振腔参数及锁区的变化,为提高激光陀螺精度提供了一种有效的技术途径,对于进一步提高抖动陀螺精度具有实用价值。

谐振腔参数对激光陀螺性能影响的分析

谐振腔是构成激光陀螺的主体,其参数直接影响陀螺的性能。从激光陀螺基本误差理论出发,分析了谐振腔腔长、光阑、毛细孔孔径一致性、毛细孔与光轴相对关系等与陀螺误差的关系。利用激光陀螺的尺度定律分析了两种典型腔长的激光陀螺,给出了分析结果。根据激光陀螺放电引起的陀螺误差关系及谐振腔振荡模式特性,研究了谐振腔放电毛细孔的加工误差及谐振腔光阑对激光陀螺的影响,给出了毛细孔、光阑的设计准则,并根据高斯光束特性得出光阑背向散射系数的表达式。这对激光陀螺的设计具有重要的参考价值。

激光陀螺噪音特性试验研究

给出了激光陀螺噪音分析方法及噪音模型,据此模型比较研究了四种激光陀螺在不同解调方案下噪音组成分量之间的关系;理论分析了激光陀螺噪音分量的特性和引起该噪音分量的因素,给出了典型的试验数据和曲线.研究结果表明,该模型不但可以用于对激光陀螺的随机游走系数的估计.而且,该模型的其他系数可以用于研究陀螺的量化和解调误差,也能用于评估陀螺输出的速率噪音.

非共面四频激光陀螺变温零偏周期性波动

非共面四频激光陀螺的零偏随温度周期变化直接影响陀螺性能,提出了一种采用对法拉第旋光元件参数优化有效降低零偏波动幅值的方法。根据非共面四频激光陀螺的振荡光束频率特性,结合腔内旋光元件表面反射光束和散射光束的耦合效应以及旋光元件磁光效应,理论分析确定了导致陀螺变温零偏周期性波动的主要因素。采用对旋光元件楔角、微扰角度以及方位角三项参数的理论计算及仿真分析,确定了参数优化方法和优化验证参数,经验证与理论分析结果一致,有效消除了陀螺变温零偏周期性波动,结合温度补偿模型,实现70°C变温范围内零偏最大变化由1.5(°)/h降低为0.11(°)/h。

椭圆锥动效应对机械抖动激光陀螺振动特性的影响

对机械抖动激光陀螺的振动特性进行了理论分析,得到了水平振动下陀螺测量敏感轴存在椭圆锥动效应,并得出了该锥动效应引起的陀螺输入角速度表达式。利用有限元分析软件ANSYS,对机械抖动激光陀螺进行了随机振动分析,仿真证实了锥动效应的存在,并采用物理方法试验验证了椭圆圆锥运动的存在及其锥动幅角的大小。通过数值仿真与分析,指出了减小锥动效应,提高陀螺振动性能的有效措施是增大抖动偏频机构的横向抗弯刚度。改进设计的试验结果表明,采用大横向抗弯刚度的新型抖动偏频机构使陀螺的抗振性能提高了4倍多。

顺磁性铽玻璃法拉第效应温度特性实验研究

利用具有温度控制的磁光调制倍频法,测量了Tb20顺磁性铽玻璃在293K^343K范围内不同温度下的本征旋转和费尔德常量的温度响应特性.结果表明,这种铽玻璃具有敏感的温度响应.以此种玻璃制作各种磁光器件,特别是在准确度要求很高的零锁区激光陀螺中作为法拉第偏频器件时,必须进行温度补偿.最后给出了两种可能的温度补偿方法.

激光陀螺磁灵敏度特性研究

分析、计算了激光陀螺的磁灵敏度特性,并进行了磁灵敏度试验·试验结果及分析表明:在腔体加工准确度不变的情况下,采用合理的设计可以大大降低激光陀螺在某些方向上的磁灵敏度,同时磁试验结果对于设计激光陀螺的磁屏蔽结构具有一定的实用价值·

激光陀螺抖动偏频优化研究

基于频率调制理论,分析、仿真计算了正弦抖动偏频和优化后的正弦抖动偏频条件下,激光陀螺输入-输出曲线的特点.结果表明:正弦抖动偏频时激光陀螺的输入-输出曲线在抖动频率的倍频点处存在着动态锁区,其宽度与激光陀螺静态锁区、抖动角振幅有关.采用优化后的正弦抖动偏频可以很好地克服动态锁区,大大提高激光陀螺输入-输出曲线的线性度.试验对比了正弦抖动偏频和优化后的正弦抖动偏频条件下激光陀螺的输出性能.试验结果表明:采用优化后的正弦抖动偏频显著提高了陀螺准确度.

提高机械抖动激光陀螺抗振性能

通过提升谐振腔抗光路变形能力,可以有效提高机械抖动激光陀螺的抗振动性能。对机械抖动激光陀螺振动中光路扭偏的产生机理进行了理论计算与仿真分析,分析结果表明,抖动切向惯性力和振动冲击惯性力是引起振动中光路扭偏的主要原因。通过振动中光路扭偏对振动性能影响的理论分析指出,减小振动附加上去的朗缪尔零偏,提高陀螺抗振性能的两大有效措施是减小工作电流和提高光路抗失谐能力。通过物理试验验证了振动中光路扭偏机理仿真分析的正确性。不同工作电流的振动对比试验表明,降低工作电流可显著提高陀螺的振动性能,这对于机抖激光陀螺振动特性的提升具有重要指导意义和工程实用价值。

增损比对激光陀螺影响的研究

光强调谐曲线是激光陀螺工作模式选取和稳频的依据,而陀螺的增损比将直接决定光强调谐曲线的形式.为了提高陀螺准确度,本文对双同位素综合展宽情况下二频激光陀螺出光带宽与增损比之间的关系进行了分析计算,结果表明,激光陀螺的出光带宽与增损比之间存在单调递增的变化关系.数值仿真了不同增损比情况下陀螺的光强调谐曲线,结果表明,根据激光陀螺出光带宽与相邻纵横间隔相对大小的不同,其光强调谐曲线的形状可分三种,仿真与试验结果非常吻合.分析并试验验证了增损比选取不当对激光陀螺工程化应用可能产生的影响,给出了不同腔长情况下激光陀螺增损比合理选取的参考值,即应保证陀螺的出光带宽约等于其相邻纵横间隔.

激光陀螺角随机游走分析方法

本文简要介绍了国外用于评价激光陀螺角随机游走特性的三种方法 ,并通过实验具体研究三种方法的实用性 ,分析其物理含义 ,比较用它们估算激光陀螺角随机走系数 ( RWC)的实际效果 ,指出了每种方法的不足和适用范围。

激光陀螺捷联惯性导航系统误差分析及仿真计算

激光陀螺随机游走现象的存在,严重影响了捷联惯性导航系统的导航性能。本文用数学分析的方法推导出激光陀螺随机游走造成的系统导航误差标准偏差的解析表达式,以便定量地研究激光陀螺随机游走对系统精度的影响,并提出改进措施。同时按照给定的飞行轨迹和随机游走系数,进行了系统数学仿真计算,对仿真计算结果进行了分析。

激光陀螺光强扫模曲线模斜机理分析与改善

光路稳定性是影响激光陀螺长期稳定性的重要因素之一。减小稳频球面镜运动过程中产生的模斜,能够提高光路稳定性,进而能够改善陀螺的长期稳定性。通过对激光陀螺扫模过程中模斜产生的物理机理进行了理论分析,确定出了模斜产生的主要原因是扫模过程球面镜曲率半径的变化和光束位置的相对变化。理论分析、数值仿真得出,采取减小预紧模个数、降低扫模过程球面镜的曲率变化、降低损耗等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模斜减小2～3倍,进而可提高激光陀螺的长期稳定性,这为激光陀螺长期稳定性的提升提供了重要参考。

干涉型原子陀螺仪研究进展与应用

介绍了原子干涉仪的基本原理和目前国内外干涉型原子陀螺仪的实现方案以及研究现状,包括三脉冲陀螺仪、四脉冲陀螺仪和原子芯片陀螺仪。基于高精度测量特性,概述了原子陀螺仪在惯性导航、广义相对论检测以及地球物理学中的应用。

气体压强对塞曼激光陀螺偏频特性的影响研究

就气体压强对激光陀螺偏频特性影响进行了理论与实验研究.理论推导发现,激光陀螺内部的He-Ne气体压强对其偏频量有重要影响.He-Ne气体比率一定时,偏频量与其内部压强成线性关系.在不同气压下对激光陀螺偏频量与压强的关系进行了实验验证,实验结果与典型参量下的理论结果吻合得较好;给出了不同比率下激光陀螺偏频量与其压强的关系曲线.

激光陀螺光强扫模曲线模高的影响因素与改善途径分析

激光陀螺光强扫模曲线是陀螺稳频的依据,也是激光陀螺环形激光器振荡特性的基本表征,同时也是陀螺性能好坏的重要标志之一。通过引入新的参量——模高,描述光强扫模曲线的其他特征。光强扫模曲线模高是在腔长变化一个0.6328μm条件下对应光强的最大变化量,是反映光强扫模曲线尖锐度的特征量,该特征量与陀螺稳频精度、稳频响应时间等物理量直接相关,模高越大,则对应的稳频精度就越高,稳频响应时间越短。通过对激光陀螺扫模过程中模高产生的物理机理进行理论分析,确定出了影响模高的主要因素。通过理论分析、数值仿真得出:采取增大球面镜曲率半径、增大腔长、降低损耗、增大增益等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模高增大3倍以上,这对于提升稳频精度、缩短稳频响应时间、降低陀螺比例因子非线性度误差、提高激光陀螺快速稳定性等具有重要的指导意义和工程实用价值。

头盔光电目标指示器

头盔光电目标指示器解决对空中目标的搜索及自动快速指示,达到抑制电子干扰,缩短火控系统反应时间,提高发现敌机低空超低空入侵的概率。头盔光电目标指示器利用两个加速度计探测人头的俯仰信息,磁强计测量人头转动的信息,通过解算后得到人头运动的方位角和俯仰角并提供给火控系统。介绍了该指示器的组成和样机的技术指标。试验结果表明:研制的样机精度高、工作可靠、使用方便。