随钻陀螺GyroSphere在渤海油田浅层防碰作业中的应用

随着渤海油田勘探开发的不断深入,平台槽口数量的不断增多,布井密度急剧增加,再加上隔水管及直井段偏斜的影响,大大增加了浅层碰撞套管的风险,防碰形势日益严峻。针对渤海油田某井浅层面临的突出防碰问题,首次引入斯伦贝谢随钻陀螺GyroSphere工具,安全顺利地完成了本井浅层防碰绕障作业。通过对本次施工的作业总结和技术展望,提出了利用随钻陀螺工具更好地解决相关问题的良好做法。

基于电极模态切换的半球谐振陀螺自校准方法

针对因受加工技术、加工条件以及外部环境因素等影响,半球谐振陀螺在力平衡模式下输出零偏稳定性及重复性变化较大的问题,提出一种基于模态切换的陀螺自校准方法。基于半球谐振陀螺二阶振动模态机理,建立理想状态下谐振子运动方程,并分析推导了谐振子在阻尼不均和频率裂解等非理想因素影响下的运动模型和参数控制方程。根据谐振陀螺输出漂移特性,提出了一种基于电极功能切换的半球谐振陀螺自校准方法。通过相关实验,分析比较了电极模态切换前后陀螺输出稳定性及重复性,实验结果表明,陀螺零偏稳定性提升1.8倍以上,陀螺零偏重复性提升90.5%,所提方法能有效估计及补偿陀螺漂移,提高半球谐振陀螺输出的稳定性和重复性。

CPSO优化PNN的陀螺故障诊断方法

针对惯性导航系统中的陀螺仪输出信号非线性、故障特征不明显的问题,为提高惯导系统中惯性器件的故障诊断正确率,提出一种基于改进粒子群算法(PSO)优化概率神经网络(PNN)的陀螺信号故障诊断方法。首先,针对光纤陀螺运行过程中常见的四种故障信号,建立数学模型并进行小波变换提取其故障特征系数;其次,使用Cubic混沌映射以及非线性递减的惯性权重系数对粒子群进行粒子更新,并用于概率神经网络的最优平滑因子选择;最后,训练概率神经网络对陀螺仪故障信号进行分类和诊断。离线测试结果表明,CPSO算法优化的PNN网络针对四种故障分类的平均正确率达到95.8%。

基于超短脉冲激光刻蚀的双解耦MEMS陀螺仪调频技术研究

以双解耦双质量硅微陀螺仪为主要研究对象,从微观结构入手,分析其工作原理和双解耦运动模型,并提出影响模态特征频率的因素。提出一种改变陀螺仪弹性梁结构厚度来调整其特征频率的方法,建立模型通过Comsol软件仿真陀螺仪梁厚度变化对特征频率的影响关系,并选择皮秒激光刻蚀系统刻蚀陀螺弹性梁厚度,测试其两模态特征频率。测试结果表明:对应频率变化符合理论推导和仿真趋势。

谐振式光学陀螺噪声抑制技术研究现状(特邀)

谐振式光学陀螺仪利用光学谐振腔在时空上对光波极强的局域增强效应,有望成为兼具高精度和小体积的光学陀螺。然而,谐振式陀螺转动产生的Sagnac效应相对微弱,容易受到陀螺系统内非互易性以及互易性噪声的干扰,成为其精度提升的瓶颈。在陀螺的小型化过程中这一问题更加凸显。因此,对谐振式光学陀螺仪进行噪声抑制显得尤为重要。本文详细综述了谐振式光学陀螺中非互易性和互易性两大类噪声的原理及其抑制方法,总结了该领域近来年的研究现状及未来挑战与发展趋势,为我国谐振式光学陀螺发展提供参考。

GYROMAT 2000陀螺经纬仪定向程序探讨

本文对Gyromat 2000高精度自动陀螺经纬仪的定向程序进行了初步的探讨。首先介绍了自动陀螺仪定向的关键技术,如三点法和积分法观测原理,图解了步进测量的原理,这是分析定向程序的理论基础。接着对三个定向程序相关步骤的用时和精度进行了实测,并以测试结果为参照,对各定向程序进行了合理的猜测。本文的成果将对国产陀螺经纬仪的自动化进程起到一定的参考作用。

基于FPGA与AD9786的调制解调电路的设计

谐振式光学陀螺因其高理论精度、小型化以及高稳定性受到了国内外的强烈关注。针对于谐振式光学陀螺检测信号微弱的特点,需要对该信号进行调制解调,以实现陀螺的稳定输出,设计了一种基于FPGA和AD9786的高精度模拟信号源,该信号以FPGA作为核心控制单元,AD9786作为数模转换器,实现16位的高精度DA转换,通过上位机实现指令的通信过程,可实现不同频率的交流信号。该实验结果表明,该系统符合陀螺测试系统调制解调要求,通过上位机对不同输出信号进行测试,且测试结果无纹波时输出噪声Vrms269μV,交流信号精度达到0.01%,最高频率可达到2M,稳定性高。

CHZ-Ⅱ海洋重力仪研制与实践

海洋重力仪是获取高精度高分辨率海洋重力场的重要仪器,主要应用于资源勘探、大地水准面精化、海洋科学研究和重力辅助惯性导航等领域。我国现有的海洋重力仪主要依靠国外进口,不仅价格高,而且在仪器的引进、维护等方面存在诸多的不便。在科技部首批重大科学仪器专项的支持下,基于CHZ海洋重力仪成功研制出具有完全自主知识产权的CHZ-Ⅱ弹簧式海洋重力仪。该新型重力仪采用金属零长弹簧作为测量元件,其独特的轴对称垂直悬挂结构可克服交叉耦合效应;高精度伺服控制技术及强阻尼的应用可克服载体扰动的影响,确保仪器在不同海况下保持测量精度;高精度恒温技术及温度补偿技术可消除环境温度波动对仪器测量精度的影响。本文介绍了该仪器的工作原理、系统构成、技术特点及测试结果。静态试验表明其月漂移优于3 mGal;码头系泊试验表明其动态精度达到0.2 mGal,能清晰反映海潮的重力变化特征;总航程超过5万海里船载试验表明其综合测量精度优于1 mGal。仪器在精度和稳定性上达到与国内外同类仪器并跑水平,可替代当前国外进口的海洋重力仪。

高精度惯性导航系统的技术预见

面对水下装备无人化/智能化的发展趋势,系统分析国内外知名惯性导航系统生产公司的产品,梳理水下装备的核心设备—惯性导航系统的发展趋势。基于工具检索国内外知名惯性导航系统公司的公开文献、专利以及产品手册等开源信息,提炼关键信息以及参数进行对比分析。目前,光纤陀螺惯性导航系统在国内已成为实现水下装备高精度定位的核心产品,基于谐振陀螺的惯性导航系统尚处于研发阶段。国际市场上,基于激光陀螺的惯性导航产品正逐渐被基于谐振陀螺和光纤陀螺的惯性产品替代。从法国赛峰和Exail这两家顶尖公司的产品指标看,谐振陀螺高精度惯性产品相比光纤陀螺高精度惯性产品而言,无论在体积还是在质量上都有较大优势,后续可能完全替代光纤陀螺系统成为市场主流。

激光陀螺实验中谐振腔调节的分析与讨论

本文在非傍轴近似条件下利用几何光学理论推导了激光陀螺实验中谐振腔大小、反射镜曲率及偏转角度等因素与腔内自再现谐振激光空间位置关系的公式,比较了其与通常傍轴近似下矩阵光学结果的差异,讨论了实验时调节反射镜偏转角度对谐振腔有效腔长、光路面积、陀螺比例因子及激光出光位置的影响规律,对激光陀螺实验中谐振腔的调节有指导意义.

数字化转型背景下公共文化服务人员数字素养的提升研究

数字素养适应性变革构建已成为数字时代公共文化服务的核心要素。文章在厘清公共文化服务人员数字素养内涵与价值意蕴基础上,基于冰山模型理论与洋葱模型理论,在宏观层面,从“数字意识、数字技能、数字能力与数字责任”四大维度构建了公共文化服务人员数字素养的陀螺模型;在微观层面,尝试对核心要素指标进行探析,并提出公共文化服务人员数字素养的提升路径,以期有效提升公共文化服务人员数字素养。

Ka波段大回旋电子注介质加载回旋行波管输入耦合器研究

针对Ka波段大回旋电子注回旋行波管设计了一个TE 21模式输入耦合器。该输入耦合器结构为Y形功分器,将输入的矩形波导TE 10模式转换为圆波导的TE 21模式进行输出。本文对其转换原理进行了简要介绍,通过仿真确定了输入耦合器模型的参数,并加工出部件,并进行了实际测试,测试的结果满足Ka波段大回旋行波管的信号输入要求。

自抗扰控制在陀螺电机稳速控制中的应用

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI)控制,减小速度环输出波动,从而提高陀螺电机的稳速精度;采用基于模型自适应滤波算法代替传统低通滤波算法,无需相位延时补偿并使估计得到的反电动势波形更为平滑,提高转子位置角估计的准确性和稳速控制精度。因此,设计开发PMSGM矢量控制器,仿真及实验结果表明:所提方法相较于传统控制方法,有效地提高了陀螺电机的稳速控制精度。

基于5G与惯性测量单元的场端定位系统

场端定位指在一定的空间范围内,在场端设施的相互协同下,完成对终端设备的一种特殊定位,可以通过快速移动部署提供精细网格化位置服务。针对终端设备定位精度需求高的实际问题,结合某车企仓储环境下的物流车场端定位需求,开展5G蜂窝网络与惯性测量单元结合的高精度数据融合的研究。通过5G网络所产生的数据与惯性测量单元自带的加速度计与陀螺仪等信息融合进行定位,结合5G信号抗干扰能力强以及惯性测量单元成本较低的优势,使用惯性测量单元的信息将5G数据进行位置修正并在地图上展示。在5G网络覆盖的区域内实现定位且误差在0.5 m以内,波动范围稳定在0.2 m以内。

陀螺状碳酸钙的“一步法”制备及性能表征

以维生素B_(3)为改性剂,在水溶液体系利用“一步法”制备了陀螺状碳酸钙粒子。采用控制变量法考察了反应温度和改性剂添加量等因素对碳酸钙结晶行为的影响,并确定最佳反应条件。利用SEM、XRD对产物的结构和性能进行表征,并对成核机理进行初步探讨。此方法对碳酸钙的改性研究具备一定指导意义。

减摇陀螺飞轮动力学特性分析

以某型减摇陀螺装置飞轮为研究对象,采用ANSYS Workbench建立有限元模型,对飞轮进行模态分析,计算飞轮自身的临界转速并绘制坎贝尔图;结合飞轮本身的不平衡量,通过谐响应分析方法得到飞轮的稳态不平衡响应曲线。结果显示:飞轮的1阶临界转速为8732.5 r/min,工作转速低于1阶临界转速的70%,不会产生共振;在不平衡量的作用下,飞轮在202 Hz、218 Hz下会产生明显的共振现象,该频率远高于飞轮的工作转速,因此在飞轮正常工作时不会受到飞轮不平衡量引起的共振。证明该型减摇陀螺装置飞轮设计的合理性,同时对后续同类型飞轮的设计提供仿真参考。

基于光纤陀螺的工程结构形变检测精度分析

针对光纤陀螺形变检测系统在应用中遇到的形变精度难以评估和运行速度难以选择问题,对形变检测精度和光纤陀螺性能之间的关系进行了分析。从光纤陀螺的工程结构形变检测机理出发,基于光纤陀螺误差模型,分析了光纤陀螺零偏重复性误差和稳定性误差与形变检测误差的对应关系,在此基础上还仿真分析了检测系统的运行速度与检测精度的关系。仿真结果表明,当运行速度较快时,稳定性误差是影响检测精度的主要因素,当运行速度较低时,重复性误差是影响检测精度的主要因素,若采用中精度光纤陀螺,运行速度2 m/s时,可实现均方根为8.514μm的形变测量精度。研究成果可为光纤陀螺工程结构形变检测技术的工程应用提供理论指导。

半球谐振陀螺工作寿命特性研究

半球谐振陀螺仪(HRG)是一种高精度、高可靠、长寿命的新型固体振动陀螺仪,在宇航领域有广泛的应用前景。分析了影响半球谐振陀螺工作寿命的主要因素,采取措施以提高陀螺工作寿命,并持续开展陀螺寿命试验,验证了半球谐振陀螺主要指标的长期性能。结果表明,半球谐振陀螺在长期通电工作过程中,性能稳定,工作寿命可达20年,满足深空探测器等执行长期空间任务的应用需求。

基于激光陀螺测角仪的角度计量动态特性分析

为了使动态角度测量结果可靠、可信,在使用激光陀螺测角仪进行动态角度测量前,需要对其动态特性进行分析。首先,通过同步触发装置将激光陀螺测角仪分布与转台和激光干涉仪分别同步触发;然后,使转台模拟出脉冲响应运动、阶跃响应运动和正弦运动;最后,比较分析在不同运动过程中激光陀螺测角仪与转台的圆光栅和激光干涉仪的输出数据。结果表明,激光陀螺测角仪具有良好的动态特性,且在不同频率下激光陀螺测角仪的动态测角精度在0.6″左右,为激光陀螺测角仪进行动态角度测量结果的可靠性提供了保证。

陀螺电机轴承小样本非等间隔的寿命预测研究

现有轴承寿命预测的研究成果直接应用于陀螺电机轴承时,存在轴承振动信号难采集、模型使用小样本、非等间隔数据建模精度低等问题。选取陀螺电机电流信号作为可测信号并制定执行标准,截取有效电信号;提取初值化均方根值和Renyi熵作为退化特征以描述轴承寿命。设计的非等间隔、融合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和生物地理学算法(Biogeography-based Optimization,BBO)的灰色模型(Grey Models,GM),即非等间隔EMD-BBO-GM(1,1),其包括间隔变化、数据分解、模型构建和参数优化共4个模块,可实现轴承寿命预测功能。选取小微挠性陀螺电机进行轴承寿命预测试验。研究结果表明,新模型使用两种退化特征获得的预测寿命与实际寿命相当,拟合精度不低于98%,预测精度不低于95%;与标准GM(1,1)相比,预测精度提升量为24.975%,间隔变化、数据分解和参数优化3个模块的贡献度分别为90.94%、3.64%、5.42%。