四频差动激光陀螺自适应腔长控制方法

相较于传统的小抖动腔长控制,自适应腔长控制方法实现了四频差动激光陀螺理想工作点的自动跟踪功能。所提方法在小抖动腔长控制的基础上,通过对光强调制信号的基波和二次谐波进行解调,增加了光强增益控制环路和调制控制环路。通过改进硬件电路和控制算法将增益、调制和腔长3个控制环路紧密耦合在一起,实现四频差动激光陀螺自适应腔长控制系统,从而达到四频差动激光陀螺理想工作点自动跟踪功能。实验结果表明,自适应腔长控制能够消除外界环境、光强、电子元件参数等变化对四频差动激光陀螺工作点的影响,使得四频差动激光陀螺工作在理想工作点上,提升陀螺变温零偏稳定性51%和减小变温零偏最大变化44%。     

基于多周期测量的四频差动激光陀螺高精度信号解调

分析了四频差动激光陀螺信号的解调原理，针对采用频率测量计数解调方法存在脉冲量化造成的角速度测量分辨率低的问题，改用多周期测量来代替频率测量，大大提高了四频差动激光陀螺信号的解调精度。通过数字滤波器滤波处理，可以减少随机噪声干扰，进一步提高精度。为满足实时性要求，该方法采用FPGA来实现。实验表明，此方法提高了四频差动激光陀螺角速度测量分辨率，为快速高精度方位自对准奠定了基础。     

温度对四频差动激光陀螺零偏的影响机理

讨论了四频差动激光陀螺温变零偏的产生机理,分析了四频差动激光陀螺工作时的热源及其对陀螺在不同工作阶段的影响,实验证明了温度变化时和频和差频的强烈相关性;通过实验分析了陀螺各部分温度变化对和频和零偏的影响,研究了水晶片在温度变化时的物理性质变化,并定量计算了由其产生的广义法拉第偏频、顺逆时针偏振光差损和左右旋偏振光差损的变化对温变零偏的影响大小,结果表明:顺逆时针偏振光差损和左右旋偏振光差损对和频、差频的不同作用机理使得和频与差频的相关性变差,导致采用以和频为基准对陀螺差频进行补偿的方法具有一定的局限性,从而提出了提高以和频为基准的温补精度的措施。     

基于最小概率DWO的激光陀螺温度误差模型辨识

鉴于激光陀螺温度误差模型的非线性和时变性,从提高模型辨识质量的需要出发,运用基于最小概率DWO（直接加权优化）的非线性系统辨识方法进行激光陀螺温度误差模型辨识研究,提出了一种精度更高的激光陀螺温度误差模型。该模型以带宽作为唯一需要确定的模型参数,避免了以往温度误差模型研究中的结构与参数辨识等复杂问题,从而在保证模型辨识质量的基础上,也相应提高了模型的适应能力,并通过两种温度误差特性有显著区别的激光陀螺（四频差动激光陀螺和二频机抖激光陀螺）的温度实验数据验证了该模型的正确性和适应性。     

四频差动激光陀螺三种误差模型对寻北精度的影响

分析了四频差动激光陀螺漂移信号的特性,将陀螺输出的漂移误差信号分为常值漂移误差和随时间变化的一次项、二次项漂移误差,并据此建立陀螺漂移误差模型,分别对陀螺漂移进行零次拟合、一次拟合及二次拟合.针对这些模型结合寻北推导了误差的补偿算法,并通过寻北实验精度比较,验证了不同误差模型的补偿效果.实验结果表明,就本文实验所用陀螺,含二次项误差的模型寻北精度较高,使寻北精度从零次拟合模型的1密位降低到0.5密位.     

二频机抖激光捷联系统结构振动分析

二频机抖激光捷联系统中三个激光陀螺抖动会引起惯性器件的耦合振动,产生系统抖动耦合误差,导致惯导系统导航精度下降。二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较为复杂,很难通过解析法求解其振动特性。作者采用有限元方法对二频机抖激光陀螺进行了正弦信号驱动下的瞬态响应分析,并在正弦信号中加入了抖动随机信号,实现了机抖激光陀螺工作状态的仿真。此外,还对二频机抖激光捷联系统的振动特性进行了瞬态响应分析,掌握了系统的耦合振动情况,并进行了功率谱分析。这为激光捷联系统的频率搭配最优化提供了分析方法,对高精度二频机抖激光捷联系统的设计有重要意义。     

二频机抖激光陀螺抖动动力学模型

以国产某型二频机抖激光陀螺为对象，采用有限元方法，求得激光陀螺各个方向上的刚度系数和耦合刚度系数，建立陀螺的抖动动力学模型，分析了陀螺的幅频特性。对动力学模型中求得的各个方向上的固有模态进行了验证，证明了激光陀螺抖动动力学模型的正确性。     

非共面四频激光陀螺变温零偏周期性波动

非共面四频激光陀螺的零偏随温度周期变化直接影响陀螺性能,提出了一种采用对法拉第旋光元件参数优化有效降低零偏波动幅值的方法。根据非共面四频激光陀螺的振荡光束频率特性,结合腔内旋光元件表面反射光束和散射光束的耦合效应以及旋光元件磁光效应,理论分析确定了导致陀螺变温零偏周期性波动的主要因素。采用对旋光元件楔角、微扰角度以及方位角三项参数的理论计算及仿真分析,确定了参数优化方法和优化验证参数,经验证与理论分析结果一致,有效消除了陀螺变温零偏周期性波动,结合温度补偿模型,实现70°C变温范围内零偏最大变化由1.5(°)/h降低为0.11(°)/h。     

激光陀螺电路的数字一体化及其实现

为实现激光陀螺电路的一体化、数字化和高度集成化,在四频激光陀螺各部分电路的原理基础上,采用单片DSP完成了激光陀螺高压稳流、稳频及计数等全部控制与运算功能,实现了激光陀螺电路的数字一体化.激光陀螺数字一体化电路在室温下进行了长时间的测试,其单臂放电电流稳流精度优于 ,两臂放电电流差值的稳定精度优于 ,稳频精度(光强差/光强和)优于 .实验结果表明,数字一体化电路的性能已经达到了现有激光陀螺各部分电路的性能.激光陀螺数字一体化电路在电磁兼容、抗干扰、低功耗、集成度等方面具有显著的优势,并且由于陀螺的各工作参量在同一电路中,便于协调控制各参量使激光陀螺工作在最佳状态,有利于进一步提高激光陀螺的性能.     

四频陀螺中压电陶瓷歪扭导致的光强变化及其对零偏的影响

激光陀螺通常使用压电陶瓷换能器(PZT)作为反馈控制元件来维持腔长不变,然而PZT在推拉过程中产生的歪扭将会引起腔损的变化,进而导致光强以及零偏的变化。为了提高激光陀螺的零偏稳定性,对PZT歪扭导致的零偏变化进行了理论和实验研究。理论分析表明,PZT歪扭导致的光强变化与零偏变化密切相关,当光强相对变化10-3时,零偏变化约0.02 Hz。改变激光陀螺的纵模阶数,同时测量对应的光强和零偏,所得实验结果与理论分析基本一致。研究表明,目前四频激光陀螺中PZT歪扭导致的零偏变化在0.01 Hz的量级,因此通过对PZT制作工艺进行改进可进一步提高四频激光陀螺的性能。该研究对高精度四频激光陀螺的研制具有一定的参考价值。     

激光陀螺数字直流稳频系统设计

从激光陀螺稳频原理出发，分析了交流稳频和直流稳频的异同。设计实现了激光陀螺数字直流稳频系统，分析了控制系统的稳定性和误差并做了数字算法实现。最后试验验证了该系统的稳频性能，得到了优于交流稳频的效果。     

激光陀螺的光强稳定控制

针对国内稳流激光电源与激光陀螺理论要求不符这一问题,对激光陀螺光强稳定控制的理论、意义、难点及实现等各个方面的问题进行详细的讨论,提出抑制三种控制之间耦合效应的解决方案,根据所提方案设计完成基于TMS320F2812的激光陀螺三稳定全数字一体化电路系统,在国内首次实现激光陀螺光强稳定电源。最后用设计的电路系统对某型四频激光陀螺进行了各种实验。结果表明:电路系统在抑制三种稳定控制之间耦合效应方面是有效的、实用的;同时有效抑制了稳流电源下某型四频激光陀螺在高低温实验中零漂的剧烈振荡。理论和实验均证实稳流电源是不符合原理要求的,国内从激光陀螺开始研制至今仍然采用的稳流电源应该更换为光强稳定控制电源。     

俯仰振荡三角翼前缘涡破碎的流动显示

前缘后掠角为６５°和７０°的两个平板三角翼作俯仰振荡运动，前缘涡破碎的流动显示实验研究在南京航空航天大学１米低速风洞中进行。俯仰振荡运动的攻角范围为０°～６０°，折合频率为０．０３和０．０６。采用四氯化钛发烟技术显示前缘涡核轨迹及涡破碎位置。流动显示图形采用相位锁定照相记录。实验结果表明大幅俯仰振荡三角翼的动态涡破碎的弦向位置明显滞后于相应攻角下的静态位置，此滞后量随折合频率增加而增大。本文也根据测得的涡破碎位置随攻角变化曲线讨论了涡破碎位置的传播速度     

大型玻璃钢渔船帽型骨架剖面参数的力学分析

本文对大型玻璃渔船帽型架剖面参数,进行了在不受力情况下正交各向异性玻璃钢薄板稳定的力学分析,建立架受力分析－受压区的矩形薄板压缩稳定和腹板的矩形薄板剪切稳定两种力学模型,解得这两种力学模型,在两种材料（１：１玻璃钢和４：１玻璃铡）与两种边界件（四边简支和四边固支）组合的四种条件下,骨架剖面参数的ｂ／ｔ１和ｈ／ｔ的取值范围,它们依次为１０．０～２６．２和２８．７～４４．２。文中分析结果为帽型骨架剖面     

矿山井下惯性测量系统的仿真研究

──本文从矿山测量角度分析了用于矿山井下测量的惯性测量系统的实现要求，其中，定位精度要求在１０公里范围内惯性测量系统的相对定位误差（均方根）应达到０．４ｍ～０．８ｍ；对捷联式惯性测量系统的仿真结果表明，陀螺仪常值和随机漂移率为０．０１°／ｈ时，选择合适的ＺＵＰＴ时间，目前的惯性测量系统能够满足井下测量精度要求。     

射弹倾斜撞击带盖板炸药引发爆轰的条件

用二级轻气炮发射圆柱形、球形钢射弹以不同的角度撞击带不同厚度钢盖板的 ＴＮＴ／ＲＤＸ（４０／６０）炸药，得到了不同条件下引发炸药爆轰的阈值射弹速度。可以用ｖｄ~　（１／２）＝（１ ＋ｋ）［Ａ＋Ｂｈ／（ｄｃｏｓ）］描述临界引爆条件。对于带钢盖板的ＴＮＴ／ＲＤＸ（４０／６０）炸药，Ａ＝ ３．３３．Ｂ＝５．３４；圆柱形平头射弹撞击，ｋ／７５，球形射弹撞击，ｋ０．５＋０．２（１／ｃｏｓ－１）。由 此，本研究将Ｊａｃｏｂｓ 引爆判据推广到了斜碰撞条件。     

激光散射,透射消光方法应用于测量同质核化率的实验研究

应用激光散射方法和透射消光方法，对戊醇在２５０Ｋ、１．０ｂａｒ状态附近同质核化凝结过程中微滴浓度和尺度进行了测算，并根据脉冲成核时间长短确定了戊醇同质核化率大小。实验结果表明：戊醇在携带气体—氦气中，在２５０Ｋ、１．０ｂａｒ附近的同质核化率范围为１．６０３×１０１５～６．６４５×１０１５ｍ－３ｓ－１，相应的饱和比范围为１３．０４～２０．７６。     

柱体形状对气液两相涡街的影响

本文试验研究了柱体形状对气液两相涡街的影响，得出了在气液两相流中的最佳涡街发生体和发生两相涡街时，两相斯托拉赫数，来流截面含气率，水流量三者之间的关系。试验工质为水和空气，混合物流动方向垂直向上。参数范围：相对压强０．０－０．２ＭＰａ；来流截面含气率０．０－０．３５；水流量０．０－２６ｍ３／ｈ。     

表面台阶引起的高超声速湍流边界层分离

介绍了圆柱、方柱和二维台阶前干扰热流分布及油流和液晶热图的实验结果。来流马赫数Ｍ＿１＝５—９，雷诺数Ｒｅ＝（２—５）×１０￣７／ｍ，台阶高度与边界层厚度比ｈ／δ＝０．０６—　２．５．实验发现干扰压力和热流高峰值出现在台阶前０．１５倍台阶高度处的再附点附近，方柱台阶前压力和热流最高峰值不在中心线上，而在两侧角之内０．５倍台阶高度处附近，结果还表明干扰区几何特征参数，如分离距离、热流峰值和谷值点位置，与马赫数、雷诺数和台阶展宽无关，只随台阶高度线性增加。     

基于速率偏频激光陀螺的双套惯性组合系统故障监控技术研究

在三轴整体式速率偏频激光陀螺无法进行输出轴冗余配置的情况下，为实现陀螺的元件级故障检测与隔离，提出了由三轴整体式速率偏频激光陀螺和挠性陀螺组构成的双惯性系统的故障检测与隔离方案，给出了双惯性系统的量测方程，并以此为基础推导了用于进行故障检测与隔离的奇偶方程。提出一种基于奇偶方程的双惯性系统故障检测与隔离方法，并针对一类无法用奇偶方程进行隔离的故障，给出一种搜索无故障陀螺输出轴的故障检测与隔离新方法。