光纤环非互易相位误差尾纤补偿方法研究

针对光纤环的热致非互易误差的补偿方法进行研究,并通过仿真分析与实验验证,证明了某种光纤环尾纤长度与光纤环热致非互易误差之间的关系。根据等效介质理论和Mohr理论,建立了光纤环热致非互易相位误差仿真分析模型,并利用该模型计算了不同温度环境条件下,某类型光纤环顺逆时针方向光纤长度发生变化时,陀螺仪输出的全温零位漂移的变化量。仿真及实验结果表明,在1℃/min温变速率条件下,总长约800m的光纤环圈顺逆时针方向光纤长度相差约0.5m时,光纤环全温零位漂移量缩小了0.4(°)/h。研究结果得出了针对此类型的光纤环,当光纤环尾纤每减少0.5m,其热致非互易相位误差减小0.4(°)/h的规律。该项研究成果为后续优化光纤环的全温精度奠定了基础。

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.

反射式Sagnac型光纤电流互感器的关键技术

给出了反射式Sagnac型光纤电流互感器(RS-FOCT)检测相位差与传感光纤Verdet常数及线性双折射、1/4波片相位延迟、相位调制器尾纤偏振串音和延迟光纤偏振串音等参数的定量关系,确定了它们的温度相关性是造成户外型RS-FOCT变比误差的主要原因,并采用传感光纤螺旋绕制、变比误差自补偿、降低相位调制器和延迟光纤偏振耦合等方法加以抑制。分析了RS-FOCT偏振非互易误差的产生机理,提出了偏振器尾纤快轴通光消除非互易波列相干性的误差抑制方法。实验结果表明:在-40～60℃范围内,敏感环路温度变化时变比误差不超过±0.2%;相位调制器、延迟光纤温度变化造成的变比变化量分别由1.828%和5.96%减小到0.283%和0.053 1%;偏振器输入尾纤温度变化引起的互感器输出准周期振荡被抑制。

小型化光纤陀螺的轴向磁场误差特性建模方法探讨

小型化光纤陀螺的主要特点是光纤环径向尺寸逐步缩小,而轴向尺寸逐步增大,由此导致轴向磁场误差成为影响小型化光纤陀螺精度的重要因素之一。以小型化光纤陀螺轴向磁场误差特性为研究对象,依据光纤环中光纤的四极对称排列结构,提出轴向螺旋角展开分析法,利用Jones矩阵分别构建保偏型光纤陀螺及消偏型光纤陀螺的传输矩阵及轴向磁场误差模型,探讨光纤扭曲应力寄生圆双折射、轴向尺寸等因素与非互易性Faraday磁场相位误差的关系,得出光纤陀螺轴向磁场漂移误差的数学描述,以此为理论依据,探讨小型化光纤陀螺的轴向磁场误差因素,并提出相应的措施。

双频圆锥运动及旋转矢量的改进算法

针对作用在捷联惯导系统两个轴上的角振动频率不等的情况探讨了双频圆锥运动,在建立其运动学模型的基础上推导分析了双频圆锥运动的非互易误差特性,并通过数值计算得到了不产生该非互易误差的振动条件;同时,为了在陀螺输出子样数一定的条件下进一步提高旋转矢量的估计精度,针对角速率输入的情况研究了一种利用前两个周期角增量的改进算法,并通过误差主项计算和仿真分析验证了该方法的有效性。

姿态四元数相关问题

介绍了四元数计算中的相关问题,包括四元数与方向余弦阵之间的转换、四元数运动方程、求解四元数运动方程时积分步长的选取和高动态应用中非互易误差的补偿,此外还介绍了对偶四元数的发展。

光纤陀螺环振动性能评价体系的建立与应用

建立了光纤环振动响应的理论模型,分析得到光纤环振动瞬态响应振幅与振动激励频率和加速度振幅呈正比的结论,并进行实验验证,以此为依据建立包括若干参数的光纤环振动性能全面评价体系,定量评价光纤环的振动性能。搭建光纤环振动性能测试系统,并对大量光纤环进行振动性能全面测试,振动灵敏度为1°/(h.Hz),非线性度为10%,重复性误差约为2%,振动致零偏漂移量级约为1°/h,证明了该评价系统对不同固胶光纤环有很好的区分度,能全面有效地反映光纤环的振动性能。

多种温度激励下高精度光纤环瞬态特性研究

光纤环是光纤陀螺组成的核心部件,不同绕制方式绕成的光纤环性能差别很大,随时间变化的温度梯度会影响光纤环的瞬态特性。针对采用八级对称绕法绕制的高精度光纤环,分别通过理论分析和实验验证来研究其瞬态特性,建立高精度光纤环存在等效不对称度情况下的径向和轴向温度激励模型,分析其在两种温度激励下的热致非互易误差角度大小,采用智能桌面温箱和温度激励装置搭建实验平台,对两种热致非互易误差角度大小进行实验测试,根据测试结果及理论分析,可得到高精度光纤环的等效不对称度大小,分析光纤环瞬态特性,判断其绕制性能,对光纤环用于光纤陀螺具有指导意义。

双偏振光纤陀螺光源特性研究

偏振非互易误差是光纤陀螺中的主要误差来源之一。双偏振光纤陀螺中两正交偏振态所含偏振非互易误差存在反号特性,因此可利用光域补偿抑制偏振非互易误差。基于双偏振光纤陀螺理论和模型,研究光源特性对双偏振光纤陀螺性能的影响,发现相干长度小且偏振度(DOP)低的光源有利于补偿偏振非互易误差,从而改善双偏振光纤陀螺的长时间稳定性性能。实验表明,双偏振光纤陀螺中采用超荧光光纤光源或消偏的超辐射发光二极管,可实现偏振非互易误差的有效补偿。

光纤陀螺热致漂移仿真分析及实验验证

外界温度场作用下,光纤环温度变化和热应力是引起光纤陀螺非互易误差的主要原因。分析了光纤陀螺热致漂移的数学模型,基于该模型仿真研究了对光纤环以恒定功率加热随后转入平稳状态扰动因素下陀螺的输出特性。为验证模型准确性,选用3个光纤环搭建光纤陀螺系统,并对陀螺零偏变化特性进行了测试。测试结果表明,各陀螺零偏测试值与模型计算值间的误差不超过8%,实验结果与模型能够较好符合,该研究结果对高精度光纤陀螺的设计具有重要指导意义。

采用3X3耦合器的开环光纤陀螺偏振特性研究

采用3×3耦合器的开环光纤陀螺是面向低精度领域的低成本光纤陀螺。由于采用单模光纤方案，光在传输过程中偏振态的变化将直接导致非互易相位误差，偏振态的波动还将引起3×3耦合器的耦合相移的波动。文中分析了该光纤陀螺的偏振特性，得出由于偏振引起的误差以及减小误差的方法。