原子团温度对原子干涉陀螺条纹对比度的影响

原子干涉陀螺是基于冷原子物质波Sagnac效应测量相对于惯性参考系的转动角速度的一种陀螺仪,其转动时会在2条干涉传播路径之间额外产生相移,该转动相移中包含了垂直于拉曼光方向的纵向速度分量。一般认为入射原子团的纵向速度分布是导致原子陀螺干涉信号强度减弱和条纹对比度下降的最主要因素,但这忽略了与拉曼光方向平行的横向速度分布的影响。通过建立原子干涉陀螺的简单数学模型,定量分析2种分布对相同转速的影响程度,发现横向速度分布对最终干涉条纹质量非常关键,其比纵向速度分布容忍度更低。这要求在设计原子干涉陀螺系统时,需要更重视原子团的横向冷却效率,而不是只关注和转动相移相关的纵向速度分布部分。

冷原子干涉陀螺仪实现及其性能分析

介绍了三脉冲对抛式冷原子干涉陀螺的物理实现过程,分析了其主要噪声来源及其作用机理,并介绍了相应的噪声抑制方法。在此基础上,采用灵敏度函数分析方法对拉曼激光相位噪声、反射镜振动噪声两种主要噪声进行分析,得到其对于干涉相位结果及测量稳定性的准确影响,基于此可以实现典型噪声的准确抑制,为后续陀螺精度的提高提供了理论依据。此外,为了进行系统整体性能评估,参考Allan方差方法对冷原子陀螺进行了陀螺噪声性能测试分析,为后续冷原子干涉陀螺应用于惯性导航系统提供了参考指标。

超流体量子干涉陀螺的研究现状与应用

超流体干涉陀螺是一种基于量子微观领域实现角速率测量的新型量子陀螺,具有超高精度、超高灵敏度、小体积的优势。为深刻理解和准确掌握超流体干涉陀螺研究中的关键技术和发展趋势,对国内外相关研究进行了总结分析,并对超流体干涉陀螺的潜在应用进行了展望。首先,阐述了从超流体3 He量子干涉陀螺到超流体4 He量子干涉陀螺的发展历程;然后,详细分析了该陀螺的驱动方式、量程扩展、精度优化、高灵敏度结构设计等方面的技术研究现状,分析了超流体量子干涉陀螺相关技术的发展趋势;最后,基于超流体干涉陀螺的超高精度测量特性,展望了超流体量子干涉陀螺在惯性导航、地震学、大地测量等研究中的应用前景。

Sagnac干涉陀螺特性研究

文章介绍了Sagnac效应的基本原理及互易性理论 ,以及利用Sagnac效应研制的光纤陀螺测角系统实验装置和各组件的技术要求 ,提供了测试结果并分析了产生误差的原因。

超流体量子干涉陀螺热驱动方式建模与分析

超流体量子干涉陀螺采用热驱动方式时,陀螺内部流量、压强、温度多参数变化及相互影响,致使加热电阻功率与超流体在弱连接处形成的约瑟夫森频率关系复杂。为了保证陀螺持续稳定的工作在约瑟夫森频率下,必须对陀螺内部约瑟夫森频率的形成机理进行精确建模。针对超流体陀螺热驱动工作方式,首先,从陀螺内腔流体的熵变角度出发,建立了陀螺的温度变化、压强变化和输入-输出模型;然后,仿真分析了在恒定加热电阻功率和线性时变加热电阻功率时超流体陀螺温度和压强随时间的变化特性,对比不同加热电阻功率对陀螺的化学势差和约瑟夫森频率的影响,得出加热电阻功率的工作区间以及约瑟夫森频率的范围;最后,探索分析了约瑟夫森频率对超流体陀螺输出和陀螺精度的影响。

干涉式闭环光纤陀螺仪的PSO-PID控制优化方法

控制系统的设计会对响应速度快且应用范围较广的数字干涉式闭环光纤陀螺(ICFOG)动态性能产生影响。通过分析ICFOG的工作原理,推导出闭环离散控制系统,并利用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)对传统的PID控制器参数进行优化。基于这个优化过程,设计一种新型的PSO-PID复合控制器,以取代传统的PID控制器。通过与其他BP神经网络、模糊控制等方法进行对比凸显该控制方法的优越。通过数字仿真分析显示,跟踪速度相较于BP-PID控制方法提高了1.91倍,相对于PID控制方法提高了3.5倍,相对于F-PID控制方法提高了1.75倍。同时,控制精度相对于BP-PID控制方法提高了46.03%,相对于PID控制方法提高了66.30%,相对于F-PID控制方法提高了45.27%。结果显示,采用PSO-PID控制器能够快速达到控制目标且具有较小的超调量。

原子干涉陀螺技术专利分析

针对原子干涉陀螺技术,检索分析相关文献和专利,分析了专利申请趋势、技术领域分布、专利布局方向、主要研发单位情况等内容,并深入研究了原子干涉陀螺国外技术发展现状、技术侧重领域和专利保护情况。

用于干涉型光纤陀螺温度漂移辨识的RBF神经网络改进算法

针对干涉型光纤陀螺(IFOG)温度漂移的辨识,推导了径向基神经网络(RBFNN)中隐含层神经元、网络的抗噪声性能和拟合精度三者之间的关系,并在此基础上提出了一种新的径向基函数神经网络辨识学习规则.该方法具有很强的抗噪声性能,网络输出不会被陀螺噪声所污染,同时能动态地确定神经元数,辨识精度高,有效地避免了传统RBF网络学习算法中事先固定网络结构可能存在的盲目性.实验结果表明,该方法能够快速、准确地辨识IFOG的温度漂移.

原子干涉陀螺仪研究现状及分析

自1991年实验演示以来,利用中性原子的物质波干涉进行惯性传感逐渐成为量子精密测量领域的研究热点。其中,光脉冲原子干涉仪在转动角速率测量方面展示了成为超高灵敏度传感器的潜力,在高精度惯性导航、基础物理学和地球物理学研究等领域具有广阔的应用前景。光脉冲原子干涉陀螺仪历经了第一代原理验证与第二代高性能实验室演示的发展,正处于从实验室向工程应用转化的重要阶段。从原子干涉陀螺仪的测量原理出发,对已有的原子干涉陀螺仪进行了分类介绍,并对近年来制约原子干涉陀螺仪动态环境应用的提高数据更新率、带宽和动态范围等问题的研究现状进行了分析和讨论。

干涉型光纤陀螺随机噪声的分析研究

系统地分析了光纤陀螺所包含随机噪声的种类及其来源和特性,介绍了分析光纤陀螺随机噪声的工具———A llan方差法和国军标模型拟合法。对某型干涉型光纤陀螺的静态实验数据,分别应用上述2种分析方法,计算分析了光纤陀螺信号中的噪声分量。计算结果表明:试验所用的光纤陀螺输出的静态信号中含有量化噪声、角随机游走噪声、角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声,其中,角速率随机游走噪声、零偏不稳定性和速率斜坡噪声含量较大。该分析研究对光纤陀螺的研究有很好的应用价值。

干涉型光纤陀螺的性能评价

为了减少干涉型光纤陀螺(IFOG)的误差并提高其精度,需要首先对陀螺仪进行性能评估,了解内部影响其性能的各种误差源。Allan方差分析是一种评估IFOG性能的有效方法,能对陀螺的各种误差源进行辨识。分析了目前国内常用的光纤陀螺性能评价方法,对Allan方差法在光纤陀螺的性能分析中的原理与作用进行了深入研究,并且提出了基于Allan方差法的FCST(fastclustersamplingtechnique)快速算法。最后,通过对实际干涉型光纤陀螺的采样数据进行了不同分析方法的性能评价,得出了令人满意的结论。

循环干涉型光纤陀螺及其光源

介绍了一种新型光纤陀螺及其关键器件,包括:(1)循环干涉型光纤陀螺的系统方案;(2)大功率超辐射发光二极管;(3)多功能光学收发模块。它们是国内光纤陀螺研制中急待解决的关键技术。采用模块化结构和微光电机系统(MOEMS)是国外光纤陀螺的发展方向。

干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿系统的设计

针对干涉式光纤陀螺仪温漂误差补偿准确性不高的问题,设计了基于RBF神经网络的改进型温漂误差补偿系统。根据对热致非互易相位延迟的深入分析,对不同条件下的热致非互异性相位延迟进行了定性的分析和定量的仿真;建立了基于温度、温度变化量和温度相乘量的温漂误差模型;设计了基于升降温实验的温漂误差补偿模型辨识方法,并采用RBF神经网络精确辨识该温漂误差模型参数;基于TMS320F28335、高精度温度测量单元、解编码电路和辅助电路设计,完成了温漂误差补偿系统设计;提出了用于评估温漂误差补偿系统的均方差评估公式。论文给出了温漂误差补偿系统的设计方法和实现步骤。温补实验对比结果表明,该温漂误差补偿系统的补偿精度高、可靠性好,能够将光纤陀螺仪输出精度提高一个数量级,可广泛用于干涉式光纤陀螺仪的温漂误差补偿。

干涉式光纤陀螺中Shupe效应与Sagnac效应的分离

热引入的零偏漂移即Shupe效应是提高光纤陀螺精度面临的最大难题。基于Shupe效应与光纤陀螺的Sagnac效应具有本质的不同特性,即Sagnac效应引起的相移只与几何尺寸有关,而与光传播的介质特性无关,提出了一种新型的不受温度梯度影响的光纤陀螺。利用两个偏振模式在光纤陀螺环中交替或同时传播可以将Sagnac相移与Shupe误差相移分离开来,基于两种偏振模式分时传播实验,初步验证了该理论的可行性。并且提出了一种新型的偏振交替干涉式光纤陀螺模型以改进其性能。

自适应横向滤波器在干涉式光纤陀螺中的应用

干涉式光纤陀螺 (IFOG)的信号检测属于微弱信号检测 ,信噪比较低 ,而且在变化。基于这个特点 ,为了得到更好的检测精度 ,本文提出了自适应滤波方案。应用此方案可改善信噪比 ,提高信号检测精度。在分析光纤陀螺信号特点的基础之上 ,设计了基于最小均方算法 (LMS)的自适应横向滤波器。经仿真研究证明应用此滤波器能获得较好的效果。

干涉式光纤陀螺的建模与仿真

为干涉式光纤陀螺 ( IFOG)系统建立一个完整的模型并对其进行计算机仿真是 IFOG研究过程中十分基础而又重要的工作 .本文根据 IFOG系统的实际结构特点 ,总结出系统的闭环控制为积分控制 ,由此建立了与实际情况最为接近的非线性动态模型和随机模型 ,并采用面向对象仿真技术对系统进行了动态仿真 .在随机仿真时 ,将各种仿真方法进行比较并结合 IFOG系统中随机噪声的特点 ,为 1 /f噪声选择了经频域处理的移动平均法 ( MA) ,为随机游走噪声选择了白噪声一次离散积分法 。

干涉型光纤陀螺和相位调制

该文分析和研究了干涉型光纤陀螺的基本理论和调制方法.特别对Sagnac效应进行了具体的推导,得到了相移与旋转角速率的关系.通过分析可知,Sagnac效应在光纤陀螺的设计和制造中起着重要的作用.

激光器驱动干涉型光纤陀螺光源相位调制技术研究

激光器驱动干涉型光纤陀螺的优点是潜在精度高、标度因数稳定性好等,在飞机、舰船惯性导航以及其他高性能领域具有广泛的应用前景。当然,干涉型光纤陀螺采用高相干光源面临诸多技术挑战,如相干瑞利散射、Kerr效应、偏振交叉耦合、Faraday效应等引起的漂移和噪声。采用宽线宽激光器可以抑制这些误差。针对激光器驱动干涉型光纤陀螺中加宽激光器线宽、降低激光器相干性的几种相位调制技术以及线宽加宽抑制噪声的效果进行了理论分析和评估。

一种新型谐振干涉式光纤陀螺的原理分析

提出了一种新型的谐振干涉式光纤陀螺,推导了光强透过率表达式与揩振式,对再入式光纤陀螺的旋转探测灵敏度进行了比较,并进行了系统方案设计,理论分析表明,3 m长的保偏光纤有源谐振干涉式陀螺 可以获取优于22/h的理论分辩率。

双干涉光纤陀螺光纤环温度致非互易性分析

双干涉光纤陀螺是一种新型光纤陀螺,可加倍Sagnac信号,具有轻小型、高信噪比的优点.为改善双干涉光纤陀螺光纤环的温度性能,针对其光路建立了光纤环温度致非互易误差模型,仿真分析了光纤环中90°熔点位置对温度致非互易误差的影响,提出了将90°熔点置于光纤环中点时陀螺的温度致非互易误差将显著减小,并进行了实验验证,实验结果与理论分析相符.结果表明将90°熔点置于光纤环中点可使双干涉光纤陀螺的温度致非互易误差降低为原来的1/400.