光纤陀螺

光源良好的平均波长稳定性是保证光纤陀螺标度因子稳定性的重要条件。而光纤光源平均波长的变化主要源于环境温度的变化。为了使光源获得更好的输出特性,需要对光源泵浦温度进行精密控制。文中阐述了一种基于fpga和max1968芯片设计的光纤陀螺用光纤光源泵浦温度自动控制(atc)技术。控制过程中提出了一种新的控制算法--递进式pid。与传统pid算法相比,递进式pid算法的最大特点是其各个参数可以随外界环境而变化。经试验测定,泵浦的温度稳定性能够稳定在±0.03℃以内,因而泵浦具有很好的平均波长稳定性。

为优化双程后向结构的掺铒光源,分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响,初步确定了掺铒光纤长度的优化范围,并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980nm泵浦源电流为110ma,掺铒光纤的长度为12.5m,该装置的输出功率为13.26mw,光源的平均波长稳定性为0.6℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型,实现输出光谱的近高斯分布,3db带宽达到32nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势,是高精度光纤陀螺的理想光源。

光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,"克尔效应"、"瑞利背向散射效应"、"法拉第效应"和"舒珀效应"影响比较大。近年来,基于光子带隙效应的导光机制与传输特性制成的在空气中传输光线的空芯光子带隙光纤逐渐应用在光纤陀螺制造中。介绍空芯光子带隙光纤的性能特点,尤其是相比常规硅芯光纤的优势;空芯光子带隙光纤的技术发展潜力;展望其在光纤陀螺中的应用前景。

针对光纤线圈较容易受温度影响的问题,从热至应力的角度,推导了由热应力导致的光纤陀螺的相位差离散数学公式,并在此基础上,对四级对称绕法绕制的无骨架光纤环建立了有限元模型。结合光纤陀螺工作环境的载荷和边界条件对其不同温度下的热应力分布进行仿真分析。仿真分析结果表明,光纤环内侧受到的热应力较大,高低温下热应力值分别达到最大和最小,与实际实验结论相符,验证了分析方法与建模的正确性。此研究方法具有通用性,还可用于分析其他绕制方法绕制的光纤环热应力及温度的相关问题。

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.

在光纤陀螺shupe误差数学离散公式的基础上,建立四极对称法绕制光纤环的有限元模型,分析多材料组成下的光纤环在仿真时所需的综合物性参数.结合光纤陀螺工作环境的载荷和边界条件,对某型光纤环进行数值仿真,定量分析了光纤陀螺在工作温度下光纤环的shupe误差,验证了模型建立的正确性.在此条件下,分析光纤环的结构参数、热学参数和热扰动参数对shupe误差的影响.结果表明:通过增加绕制层数,提高导热系数,合理布置热源,可以明显抑制光纤环的shupe误差,从而提高光纤陀螺的温度性能.

为提高光纤耦合器性能稳定性,减少其对光纤陀螺输出的影响,首先建立了耦合器分光比与各参数间关系的数学模型,分析了环境变化对单模耦合器分光比稳定性的影响;其次建立了分光比稳定性与光纤陀螺输出误差间关系的数学模型,仿真与实验结果表明,当光纤陀螺存在角加速度时,光纤耦合器分光比变化率越大,光纤陀螺输出误差越大。当分光比变化率△c.r>1.4e-03/s,不到1min即可使光纤陀螺输出误差ε>0.001(°)/h,对中高精度光纤陀螺的输出准确度将造成严重影响。提出了降低光纤耦合器分光比变化率的一些方法,对光纤陀螺的光路设计和耦合器的适当选取具有较大参考价值。

分析了光纤陀螺用探测器模块在辐照条件下的失效模式,针对元器件的材料、结构、表面处理等方面提出了抗辐射的设计方案,测试了采用该方案设计的探测器模块的参数随辐照的变化情况,结果表明模块的抗辐照效果明显,能够满足探测器组件抗辐射的要求。

基于干涉型光纤陀螺的小型化和工程化设计要求,研究了一种新颖的收发一体模块,从对sld光源进行建模入手,设计了小型化的光学系统。并用zemax软件进行了仿真。这种收发模块采用全保偏技术,体积小,可靠性高,可以有效地抑制光源与耦合器的串音干扰。与应用较为广泛的混偏技术相比,可以避免温度变化、振动等原因对光纤陀螺系统精度的影响,从而提高光纤陀螺的整体性能。

针对油气井测量所面临的小口径、高温、高冲击等环境挑战,研究了一种应用小口径光纤陀螺和mems加速度计构成的新型油气井用快速定向测斜系统,为确保该环境下的测量精度,提出了快速粗测与精测相结合的方法,设计了优化的二位置寻北方案,通过旋转自动调整测量位置,并用小波滤波对信号进行处理,以实现仪器快速精密定向测斜。论文给出了系统方案、寻北测斜算法和小波滤波算法。测试结果表明:该系统90s定向精度优于±1°,倾角精度达到±0.1°以内,信号传输距离超过9000m。该方案采用了固态结构的惯性敏感器,使系统抗冲击能力大大提高,可靠性增强,各主要指标均优于传统动调式定向仪,非常适合全天候野外作业环境,具有广阔的应用前景。

针对全数字闭环光纤陀螺,分析阶梯波复位不理想时对陀螺标度因数和零偏稳定性的影响。在陀螺闭环系统中加入第二反馈回路,可实现调制通道增益自动调整。研究了复位误差的解调原理,在采用积分控制规律的基础上,推导回路的传递函数,并分析系统的过渡过程和稳态误差。实验结果表明,加入第二反馈回路可以在不干扰主回路工作情况下,消除复位误差,改善陀螺性能。

目前弹载惯性测量组合测试标定精度受外界干扰影响较大,特别是光纤陀螺温度稳定性低,易受环境温度影响参数变化,导致误差补偿效果不好。针对该问题,提出设计一种光纤陀螺旋转惯性测量组合。在惯性测量组合外加旋转轴,在导弹飞行过程中使惯性测量组合绕旋转轴连续旋转,将射前补偿不完全误差调制为周期项,从而达到误差自补偿的效果。理论分析和仿真结果表明,通过旋转不仅能自动补偿与转轴垂直方向惯性仪表的常值误差和部分安装误差,而且能补偿加速度计部分一次项误差、二次项误差和部分交叉轴耦合项误差,选择合适的旋转方案还可以完全消除旋转速度与陀螺仪标度因数误差、安转误差的耦合误差。

电锤是一种常见的电动工具,以其独特且强大的钻孔功能和便捷的使用方式广泛应用于建筑和装饰等工程领域。特别是在室内外悬挂安装工程等方面更是不可或缺。然而,在电锤的使用过程中却经常发生一些伤人事故,严重地威胁作业人员的人身安全。例如在钢筋混凝土钻孔作业时,一旦钻头遇到钢筋突然卡住,扭矩瞬间加大,致使锤身发生反转而扭伤作业人员的手臂,轻者会造成作业人员软组织扭伤,重者则会让作业人员的骨折乃至有生命危险。因此,电锤的安全性就成为电锤设计的重要内容。

为了研究在地面环境下模拟分析空间用光纤陀螺输出特性,对光纤陀螺静态高速输出连续相同数据的特性展开了研究。通过对光纤陀螺系统建模,研究了前向增益与两种陀螺输出滤波器的特性。提出了一种计算光纤陀螺静态条件下输出连续相同数据概率的方法。通过理论计算、仿真、实验相结合的研究方法,相互验证了其正确性,发现陀螺输出连续五次相同的概率的量级为10-11,发生的概率极小,为空间应用光纤陀螺系统时钟故障诊断提供了参考。通过研究发现陀螺前向增益越小,越容易导致陀螺输出连续相同的数据;陀螺滤波器对陀螺输出连续相同数据的固有特性有重要的影响;平滑滤波器较fir滤波器更容易导致输出连续相同的数据。

系统研究和分析了国产超辐射发光二极管(sld)光源的热敏电阻器的全温温度特性。试验和分析结果表明:不同sld光源内的热敏电阻器特性存在不一致性,而不同厂家的光源之间的这种不一致性更为显著;部分厂家的sld光源的监测热敏电阻器与控制热敏电阻器差异较大,已失去监测价值;热敏电阻器与温度的关系更接近steinhart-hart方程,而非普遍使用的指数形式;在中精度光纤陀螺的温控范围内,热敏电阻器的温度系数为435±10ω/℃,而不是普遍认为的500ω/℃。该结果一方面为设计数字化温度控制方案提供了更为严格的热敏电阻器的温度模型,另一方面,细化了光源温控精度的评价标准,可进一步提高温控效果。

精心整理 第四章工程实现 fogss是一个精密的机电系统装置。通过工程设计工作，基本完成了前阶段预期期间的 工程要求，同时发现了一些技术上的问题。本章将就硬件配置、控制系统综合、软件设计展 开讨论。 4.1硬件组成 硬件系统的基本框图如图4-1所示。系统由从结构上由两大块组成：外框架回路（组件 名称上标注1）和内框架回路（组件名称上标注2），内环对外环有耦合作用，为了设计方便， 通过光电编码器对环架进行了解耦。这样，每个环架实现了单入单出，并且环架的控制律的 设计是类似的。 在硬件设计上，作了以下考虑： 1.采用工业pc和运动控制卡go400组成控制计算机系统。 这样可以避免设计繁杂的硬件电路，并且可以使用pc机功能齐全的软件系统，便于 软件编程和系统调试。 2.采用compumotor公司的直接驱动方式的无刷直流电机作为执行器。 直接驱动电机的精度较高，而且可

惯性技术课件15--光纤陀螺(哈工大版,1-16全)

为了程序控制光纤陀螺检测电路中的三路可调电压基准,采用现场可编程门阵列(fpga)控制多路d/a转换器的方法。首先介绍了dac8412的特点,设计了多路d/a转换硬件电路;接着采用硬件描述语言veriloghdl进行fpga逻辑编程,并给出了驱动dac8412的仿真波形;最后测试了d/a的稳定精度。陀螺零漂测试结果说明该方法可行,这种方法给陀螺电路调试带来极大方便。

在熔融拉锥法制备保偏光纤耦合器工艺基础上,对小尺寸、高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制工艺进行了研究.采用小火焰设计有效缩短了耦合器的封装尺寸,保偏光纤耦合器几何尺寸达到φ3mm×30mm.通过不同封装工艺的实验,实现了具有高温度稳定特性的保偏光纤耦合器,器件在全温变化范围(-40℃～60℃)内分光比变化量小于2%,串音变化量小于3db.

光纤-光缆-光纤连接器,光纤插芯,光纤测试资料教材

光纤及光纤熔接

光纤和光纤尾纤 光纤 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射 原理而达成的光传导工具。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不 至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（lightemitting diode,led）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光 敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导 的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。通常光纤与光缆两个名词会被混 淆.多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆.光 纤外层的保护结构可防止周围环境对光纤的伤害,如水,火,电击等.光缆分为:光纤, 缓冲层及披覆.光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻 璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15μm~50μm，大致与人的头发