光纤环圈拐点对光纤陀螺性能影响的分析

从理论与实验层面分析了光纤环圈中拐点处的光纤对光纤环圈性能及机械可靠性的影响,发现环圈中的拐点位置光纤所受到的弯曲应力、固化应力大于光纤环圈中其他位置光纤的受力。通过对光纤环圈不同部位的应力对比,得出光纤环圈中拐点处的光纤更能影响光纤环圈的性能及机械可靠性,这一论证可以为光纤环圈的结构设计提供参考。

BOTDA光纤传感技术在光纤环圈质量评估中的应用

在分析光纤环对陀螺整体性能影响的基础上,提出将BOTDA光纤传感技术用于光纤环质量检测。通过对光纤环的在线检测、热应力检测和骨架性能影响测试,能及时发现并消除光纤绕制中的应力尖峰及换层现象,消除由骨架、热应力引起的光纤应力曲线反转现象。

光纤环圈内部偏振耦合试验研究

基于白光干涉原理,采用麦克尔逊干涉仪补偿光程差的方法,对光纤环圈内部偏振耦合做了试验研究。研究结果表明:光纤环圈绕制过程中,在光纤环圈内部引入了新增的偏振耦合点,且引入的偏振耦合点呈周期性分布;通过改进环圈的绕制工艺,可以很好地抑制新增耦合点的产生。

光纤环圈温度漂移影响因素分析

分析了光纤环圈绕制方法、封装工艺和环圈结构对陀螺漂移的影响;提出采用四级对称绕法、选用适合的封装材料和工艺、提高绕纤质量等方案减小陀螺的温度漂移,并通过实验进行验证。

?89mm环圈状态的熊猫型单偏振光纤对光谱带宽的影响（英文）

使用单偏振光纤传输的信号瀑布线明显变窄、稳定度大幅提高,可以提高光信号的保真度和光纤陀螺的测量精度。单偏振光纤的光谱带宽位置与环圈直径有关,Φ89mm环圈是单偏振光纤的标准测量状态。通过对数值孔径分别为0.133和0.11的两组熊猫型单偏振光纤从平直到缠绕Φ89mm环圈两种状态下的对比测试分析,发现其LP01模式的两个简并基模截止波长λCY和λCX形成的光谱带宽ΔλC发生了变化,两组光纤的平均光谱带宽变窄率分别是22.22%和30.15%、平均光谱带宽下移量分别是-54nm和-76nm。对其发生变化的光学机理进一步分析,表明单偏振光纤的弯曲双折射、弯曲应力和数值孔径的综合作用是产生上述现象的原因。

应力分析仪在光纤陀螺传感环圈测量中的应用

光纤传感环圈是光纤陀螺的核心敏感部件,其内部应力分布对陀螺整体性能有不可忽视的影响。对应力分析仪的测量原理——受激布里渊散射(SBS)进行了分析,并介绍了STA202型应力分析仪的主要性能指标。使用该应力分析仪对多个不同的光纤陀螺传感环圈进行了测试,观察到了环圈内部存在的多种应力分布状况,并对其产生原因进行了初步分析。测试结果表明:应力分析仪能够测量光纤环圈内部的应力分布,了解环圈缠绕的均匀性,并为改进光纤陀螺环圈的缠绕工艺、提高环圈质量提供有力的支持。

光纤传感环圈骨架热应力仿真计算与实验研究

针对光纤陀螺温度问题,重点分析光纤传感环圈骨架的热应力效应。首先通过Ansys仿真计算,给出了铝合金、钛合金、碳纤维复合材料以及玻璃布板四种不同材料骨架随温度变化的应力大小;然后设计实验,将光纤中的温度应力效应和光纤环骨架引起的热应力效应区分开,通过应力分析仪测试,得出实际的热应力曲线,通过实验验证了仿真计算的准确性。在所测四种材料中,碳纤维复合材料的热应力最小,在120℃的温度范围内,仅有220με,其次是钛合金材料,铝合金产生的热应力则最大,在120℃范围内,达到6000με。根据仿真和实验结果相互印证,碳纤维复合材料最适合制作光纤环圈骨架,而通过附加缓冲层的方式可以优化铝合金骨架的温度性能。

陀螺用超细径保偏光纤机械强度评估方法

针对陀螺应用场景下超细径保偏光纤机械强度评估需求,提出一种基于可拉伸骨架的超细径保偏光纤强度评估方法,超细径保偏光纤绕制于可拉伸骨架之上形成光纤环圈可模拟出成环应力过程,采用该光纤环圈构建光纤陀螺,环圈骨架内的压电堆栈可驱动骨架带动超细径保偏光纤周期性拉伸,对超细径保偏光纤起到应力激励施加效果可激发光纤疲劳以实现光纤强度快速评估与筛选,同时在超细径保偏光纤内形成相位调制功能以实现陀螺偏置调制,陀螺信号长期输出变化情况可表征超细径保偏光纤力学特性优劣。该方法能够体现出超细径保偏光纤成环应力施加的复杂性和陀螺应用光纤长期张紧、弯曲等条件下应力长期演变性,有助于陀螺用超细径保偏光纤强度评估与筛选。

环圈骨架对陀螺性能的影响

从环圈骨架设计的方向可研究光纤环圈对高精度光纤陀螺性能的影响.通过改善环圈内部温场,降低光纤环圈系统热量导入等对高精度光纤陀螺用环圈骨架进行结构设计,并对骨架保温处理、调整环圈骨架材料进行了试验,取得了显著效果.

高精度干涉式光纤陀螺热漂移分析

为了改进干涉式光纤陀螺的测量精度和温度性能,建立了该仪器输出偏置的解析模型。通过把光纤双折射这一从未被考察过的相位微扰与其它已知误差源进行线性叠加,该模型首次显式地把陀螺性能直接与光纤的力学、光学、热学和几何参数联系起来。利用该模型对常用于10-3 deg/h精度量级光纤陀螺的64层四极对称环圈进行计算,结果表明,保偏光纤所固有的高双折射及其温度涨落对陀螺输出偏置及其热漂移的影响分别在10-3 deg/h和10-2 deg/h量级,而过去研究较多的单模光纤中的舒普效应和热致光弹效应的影响分别在10-4 deg/h和10-3 deg/h量级。该模型表明保偏光纤所固有的高应力双折射是干涉式光纤陀螺的主要误差源,同时较为完备地描述了光纤陀螺中源于光纤性能的误差,也解释了该误差对光纤双折射的非线性依赖。

集成化光纤陀螺发展现状及趋势

无人机、机器人以及自动驾驶等领域对光纤陀螺尺寸、重量、成本综合性能提升有着迫切的需求,具有小体积、高性能、低成本等技术优势的集成化光纤陀螺成为目前的研究热点。文章梳理了美国、俄罗斯等在集成化光纤陀螺方面的最新研究成果和产品技术动态,从集成光学芯片设计加工、微小型高对称光纤环圈绕制、集成光学芯片与微小型光纤环圈直接耦合三个方面,阐述了集成化光纤陀螺面临的技术和工艺难题,分析了解决方案。最后,展望了集成化光纤陀螺的未来发展趋势和应用前景。

光纤陀螺热致漂移分析及算法补偿技术研究

通过对光纤陀螺温度漂移的剖析推导,分析了温度扰动引起陀螺漂移误差的深层次原因,并结合过程相关性理论,对各个温度项影响因子与光纤陀螺实际输出相关性进行验证分析,提出一种同时考虑温度、温变速率、温度梯度以及三者乘积耦合项的算法补偿模型。对该模型的补偿效果进行离线补偿验证,结果表明,采用该算法补偿模型能明显抑制光纤陀螺的变温零漂。为了进一步验证该模型的有效性,把离线获得的补偿参数载入陀螺存储器,经过多样本实验测试,补偿后可有效提高光纤陀螺的全变温零偏稳定性,验证了该补偿算法在工程上的可实施性和推广价值。

高精度光纤陀螺用环圈骨架的优化设计

从环圈骨架的角度分析了影响高精度光纤陀螺温度漂移的几个因素。从提高光纤环圈系统内部热阻、减少或减缓热量导入以及降低光纤环圈内部温度梯度等方面对高精度光纤陀螺用环圈骨架进行优化设计,并对优化设计效果进行了相关试验验证。试验结果表明,光纤环圈保温隔热处理、环圈骨架有4层垫纤、减小环圈骨架轴向高度、减小环圈骨架表面积等优化设计对减小光纤环圈的温度漂移有明显效果。但仍需要从更多角度进行试验研究,才能更好地改善高精度光纤陀螺用光纤环圈的温度漂移性能。