Phenomena of optic-bound effect on fibre optic gyro

The optic-bound effect on fibre optic gyro （FOG） precision is analysed theoretically, and formulas describing the change of FOG light power under the action of optic-bound effect are given. It is confirmed that optic-bound effect is a main instantaneous non-reciprocity effect of FOG in addition to the Sagnac effect and can lead to a dynamic error of FOG in practical environments. An approach to suppressing or eliminating the error due to the optic-bound effect is presented and verified experimentally. The result shows that the approach is valid and the precision of FOG is improved observably.

NUMERICAL MODEL OF THERMAL TRANSIENT EFFECT IN FIBER OPTIC GYRO

Ｎｏｍｅｎｃｌａｔｕｒｅｃｐ—Ｓｐｅｃｉｆｉｃｈｅａｔａｔｃｏｎｓｔａｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｃε１，ｃε２—ｋ－εｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔａｎｔｓｇ—Ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｇｉ—Ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ...

光学陀螺背向散射问题综述(特邀)

光学陀螺作为光电惯性导航系统的核心器件,在众多领域发挥着举足轻重的作用。随着科学技术的不断进步,传统的激光陀螺、轻质化的光纤陀螺以及集成化的微光陀螺齐头并进、蓬勃发展,但无论是哪一种陀螺样式,在性能优化的过程之中都不可避免地需要考虑背向散射的问题。背向散射是光学陀螺中的一种噪声源,其会带来陀螺的输出偏置或闭锁效应,从而影响其性能。为了更好地理解光学陀螺中的背向散射机制,首先从半经典理论下的自洽方程组出发讨论背向散射的基本原理,而后依照光学陀螺的发展脉络,分析各种光学陀螺的背向散射分析方法、测量手段以及抑制方法,最后对目前光学陀螺中有关背向散射亟待解决的问题进行总结并展望。

非线性力支承下的磁悬浮转子陀螺效应解耦控制

电磁轴承非线性力支承的飞轮转子各自由度之间产生的强耦合,影响轴承转子系统稳定性。为此建立了径向四自由度的非线性电磁力-刚性转子动力学模型。在此基础上,提出了一种自适应径向基神经网络和滑模控制结合的算法(Adaptive RBFNN&SMC)。基于RBFNN对非线性电磁力和陀螺效应进行整体补偿,应用双曲正切函数作为滑模鲁棒项,对滑模控制进行改进,改善了滑模算法的抖振、抑制了质量不平衡扰动和随机扰动。根据Lyapunov稳定性理论证明了系统的渐进稳定性。最后通过仿真将提出的算法与PID算法和α阶逆系统算法对比,结果表明该算法能有效补偿非线性力、解耦系统和改善抖振问题,同时对于外界扰动具有良好的抑制效果。

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明:抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。

永磁体磁浮叶轮血泵的研制和试验研究

旋转血泵磁浮轴承的定子和转子之间没有机械接触,所以其内部不会发生机械磨损或产生血栓。然而,现有的磁浮轴承均采用电磁铁来实现磁浮,不仅控制复杂,而且自身消耗能量。事实上,叶轮血泵要做到用电磁铁来实现磁浮,势必要影响其装置的简易性、可靠性和可植入性。采用永久磁铁研制出磁浮叶轮血泵。泵的转子径向由永久磁铁磁力支撑,转子的一端紧固叶轮,另一端镶嵌磁钢;与转子磁钢相对,驱动磁钢连接在电动机转轴上。这样,电动机通过磁偶合来驱动转子。在实验室用生理盐水试验,当转子静止或低于4 000r/min旋转时,转子磁钢在轴向与位于转子和定子之间的隔板有一点接触,接触点位于转子的轴线上。当转子转速逐渐增加至4 000r/min以上,转子在轴向与定子脱离,从而实现完全磁浮。由于转子轴向磁浮由液动力产生,且转子磁钢有陀螺效应,所以转子在浮起的过程中运转非常平稳。作为左心室辅助装置,叶轮血泵工作转速范围在5 000～8 000r/min之间,所以实用时转子完全磁浮是不成问题的。永磁体磁浮叶轮泵保持了旋转血泵的优点,而且克服了用电磁铁来实现磁浮的诸多缺点,能够满足人工心脏叶轮血泵应用的大多数技术要求,从而更具实用价值。

陀螺效应使永磁悬浮心脏泵稳定平衡

为使人工心脏泵可以永久使用,作者研制出一种仅采用永磁轴承实现磁悬浮的离心泵。其保留了电磁悬浮泵的优点,又避免其不足之处。然而,传统理论认为永磁悬浮是不可能稳定平衡的。作者利用陀螺效应解决了此问题。径向驱动的离心泵包括一个转子和一个定子。转子由驱动磁钢和叶轮组成;定子由电机线圈和泵壳构成。两个永磁轴承抵消电机线圈铁心与转子驱动磁钢之间的吸引力。生理盐水试验表明,当血泵转速超过3250转/分、流量大于1升/分时,转子可以在定子中悬浮起来。高转速是达到陀螺效应的条件,大流量是良好水动力性能的前提。

新型永磁悬浮轴承在透平机及心脏泵中的应用

为验证永磁悬浮轴承在旋转时能否实现转子的稳定悬浮,将自行设计的新型永磁悬浮轴承应用到透平机和离心式心脏泵中,并利用Hall传感器分别测量二者转子旋转时的偏心距,用速度传感器分别测量二者的旋转速度.发现当转速高于某一临界值(透平机为1 800 r.min-1,心脏泵为3 250 r.min-1),透平机和心脏泵的转子偏心距均会明显小于转子和定子的间隙0.15 mm,转子脱离了定子并保持了稳定悬浮.结果表明:高速旋转的悬浮体所具有的陀螺效应能够使永磁悬浮转子稳定平衡;在静止或转速很低的情况下,永磁悬浮转子不能保持稳定的旋转;一旦转速超过某一临界值,它就会获得陀螺效应并借此达到5自由度的稳定悬浮.

加速度计的交叉耦合对无陀螺惯性测量组合影响的研究

研究了加速度计的交叉耦合系数的大小对惯性测量组合的影响,推导了存在交叉耦合系数时的惯导方程,从方程中可以看出交叉耦合系数对导航精度的影响,最后通过仿真验证了这种影响。该文的研究为无陀螺惯性测量组合的实际应用奠定了基础,并对加速度计的选用具有一定的指导意义。

斜置尾翼导弹的转速对耦合度的影响

利用多变量频域控制理论,定性分析和定量研究了斜置尾翼滚转弹的转速对俯仰通道和偏航通道耦合度的影响.研究表明,弹体滚转产生的Magnus效应和陀螺效应是导致俯仰通道和偏航通道交联耦合的原因,二者对耦合度的影响都不能忽略;随着转速的增加,俯仰通道和偏航通道的耦合度呈指数形式上升;在弹体固有频率附近,俯仰运动和偏航运动耦合性最强;在某个工作频率下,Magnus效应和陀螺效应对耦合度的影响可相互抵消.

四频差动激光陀螺法拉第旋光片的加工

根据四频差动激光陀螺对法拉第旋光片的两个通光面都必须是超光滑表面且有一定夹角的使用要求,针对传统工艺必须采用光胶上盘法所带来的不利因素,提出了一种新的工艺。通过将数百个法拉第旋光片毛坯作为一个整体粘胶上盘并进行加工的方法,不仅使法拉第旋光片两通光面之间的夹角得到了很好的保证,而且还避免了光胶上盘对通光表面可能造成的损伤,最后使旋光片的两个通光面的表面质量同时得到了保证,从而使产品合格率大大提高(一盘数百个零件,两个通光表面的表面粗糙度同时优于0.08 nm(rms值)的合格率有时可达80%以上),解决了四频激光陀螺批量化生产中的一大制约因素。

激光陀螺捷联惯导系统尺寸效应参数标定与优化补偿

提出一种捷联惯导系统尺寸效应标定补偿方法,先标定出捷联惯导系统中每个加速度计相对于三轴转台回转中心的杆臂参数,再基于尺寸效应误差最小原则,对载体坐标系原点位置进行优化,得出相应的尺寸效应参数。对于零偏稳定性优于2×10?5g的加速度计,杆臂参数与尺寸效应参数标定重复性优于0.2mm。将载体坐标系原点置于三轴转台回转中心,以重力加速度g为基准验证标定补偿效果,转台匀速转动情况下,补偿后10min平均偏差小于2×10?6g。根据激光陀螺角增量采样值求出角速度和角加速度,对惯导实验中的尺寸效应进行补偿,在转台角运动条件下纯惯性导航1h定位误差由尺寸效应补偿前的1600m减小到补偿后的300m以内。

四频差动激光陀螺的热效应浅述与其温度分布的测试

本文简要分析了四频差动激光陀螺开机后热场的变化对零漂的影响 (即陀螺的热效应 ) ,提出了一些克服热效应的方法 ,并测量了陀螺热场。

金属壳谐振陀螺研究进展

金属壳谐振陀螺是振动陀螺的一个重要分支,其敏感结构为金属制成的壳体,称为金属谐振子,当谐振子随载体旋转时,哥氏效应引起敏感结构振型的"移动"是其对"旋转"敏感的基本表现形式。金属壳谐振陀螺不仅具有传统陀螺的惯性品质,而且具有能够抗高过载、量程大的特点,这是其他类型陀螺所不具备的。本文综述了金属壳谐振陀螺的研究进展,从设计思想、理论建模、结构设计、信号处理等方面进行了讨论,并指出了金属壳谐振陀螺的发展趋势。

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.

谐振式光纤陀螺的研究进展

谐振式光纤陀螺作为新一代惯性旋转传感器的代表 ,被广泛研究 .文章通过大量的文献调查和深入研究 ,对谐振式光纤陀螺的发展历史、基本工作原理、主要噪声因素及相应的补偿措施等进行了详细分析 ,并对谐振式光纤陀螺未来的发展趋势作了展望 .

多次循环干涉型光纤陀螺仪的实验研究

详细介绍了循环干涉型光纤陀螺仪的实验装置及测试结果。给出了无源和有源补偿两种敏感环结构下的陀螺分辨率公式。在实验装置中采用了大功率光源和低耦合比输入耦合器,以提高光波在敏感环中的循环次数。实验结果表明:光束在敏感环中循环了2～3次,并达到了较好的零偏稳定性。

光纤陀螺的发展及其在惯导中的应用前景

介绍了光纤陀螺的基本原理,对其优缺点和主要误差源做了阐述。对光纤陀螺在惯性导航中的应用状况进行分析,介绍了发达国家及我国光纤陀螺技术的发展现状,并对光纤陀螺的发展前景做了展望。

计及陀螺效应的翼吊式机翼-发动机系统结构动力学特性研究

针对翼吊式发动机机翼系统的特点,运用Hamilton原理建立了计及发动机陀螺效应的Bernoulli-Euler悬臂梁振动方程;从陀螺力矩理论出发,分析了转子对结构的耦合作用机理,研究了不同转子转速和结构参数条件下,转子陀螺效应对悬臂梁结构固有特性的影响,从而为进一步研究计及转子陀螺效应的大型客机机翼发动机系统动力学特性及气动弹性特性奠定了一定的理论基础。

在旋转的半无限LiNbO_3上传播的声表面波

声表面波(SAW)陀螺具有无源、无线、单层平面结构等优点。以目前国外研究小组所用的铌酸锂为对象,对含陀螺效应的声表面波的波动方程进行求解。用编制的程序进行了数值计算并绘制了基体绕各不同坐标轴旋转时,陀螺效应对铌酸锂表面传播的声表面波速度及对机电耦合系数影响的相关曲线,并对结果进行了分析。