棱镜式激光陀螺锁区特性分析及误差角补偿

针对棱镜式激光陀螺锁区误差不能完全消除的现象,首先,从理论上分析了棱镜式激光陀螺的锁区特性,通过实验测试及最小二乘拟合得到了闭锁阈值与温度的抛物线特性,进而利用二次函数描述激光陀螺零速率点输出相位的方法及菲涅尔积分公式,详细推导出了锁区误差角与零速率点相位、零速率点相位加速度及闭锁阈值的函数关系,从而得到了锁区误差的补偿模型。仿真结果表明,机抖加噪和锁区误差补偿后误差角均在零附近波动,锁区误差补偿后误差角比机抖加噪后减小一个数量级。对某高精度棱镜式激光陀螺进行实验,结果表明,与机抖加噪相比较,锁区误差补偿后陀螺性能提高40%以上,体现了该模型的有效性。     

光纤陀螺抗辐照方案

为了提高光纤陀螺的抗辐照性能,满足空间应用的各种需要,对光纤陀螺光电器件进行了大量的辐射试验,尤其是对光纤陀螺的敏感器件-保偏光纤环进行了深入分析,采用光褪色心的方案,即向保偏光纤环中注入大功率激光,通过退色心的方法降低由于辐射而引起的光纤损耗的增加,从而增加了保偏光纤环的抗辐照性能。在此基础上,在光纤陀螺重量增加不大的前提下,提出了光纤陀螺主动抗辐射方案。试验表明该方案能够有效的提高光纤陀螺的抗辐射性能,能大大提高空间应用光纤陀螺的可靠性和使用寿命,能够起到抗辐照的作用。     

菲涅耳反射光强抑制及光隔离器测试系统设计

分析了菲涅耳反射光强对光纤陀螺的影响,提出了采用光纤研磨与折射率匹配相结合的方法抑制菲涅耳反射光,并进行了实验,实验结果表明该方案可成功的将反射光强从一百多微瓦降至万分之一纳瓦以下,消除了菲涅耳反射光强对陀螺信号的干扰;针对陀螺系统中采用光隔离器来隔离反射光对光源的影响,提出了一种使用很少仪器和元器件并能实现参数准确测量的光隔离器测试系统,实际测试了一款双级型光隔离器的主要性能参数并对测量结果与误差做了进一步的分析和讨论。     

基于频差四态调制的谐振式光纤陀螺

针对谐振式光纤陀螺易受背向散射噪声影响，且温度适应性较差的问题，提出了一种基于频差四态调制的谐振式光纤陀螺方案。该方案利用双闭环反馈结构，综合使用三角波相位调制和声光移频器的大频差调制，有效地抑制了背向散射噪声，提高了检测精度。同时，通过在声光移频器产生的大频差中引入补偿项进行温度补偿，改善了温度适应性。在搭建样机进行对比测试实验后，实验结果表明，四态调制方案可以将陀螺室温环境下的零偏稳定性提升51.5%；变温环境下的零偏稳定性提升69.6%。可见，基于频差四态调制的方案能有效提高谐振式光纤陀螺抑制背向散射噪声的能力，并能改善陀螺的温度适应性。     

复杂温变环境下的激光陀螺零偏补偿方法

在高精度捷联惯导系统中,激光陀螺零偏随温度的变化往往不能忽略.基于不同温变环境下的激光陀螺零偏测试实验,分析了激光陀螺的零偏温度漂移特性,研究了陀螺零偏与温度变化、温变速率和温度梯度之间的相关关系,说明了在复杂或快速的温变环境中,激光陀螺零偏除与温度值变化有关外,其受温变速率和温度梯度的影响更为显著.建立了适用于缓变温度环境的静态温度模型和适用于复杂温变环境下的动态温度模型,并在快速温变和随机温变环境下对模型进行了试验验证.结果表明,动态温度模型能很好地实时补偿复杂温变引入的陀螺零偏异常,显著改善陀螺零偏稳定性使其达到或接近常温精度水平.     

激光陀螺零偏温度补偿研究

在对某型激光陀螺进行大量高低温环境试验的基础上,根据试验数据,建立了一种零偏温度补偿模型,并用该模型对新测的试验数据进行了预测补偿。补偿结果表明:激光陀螺经该模型补偿后基本上可以将零偏减小一个数量级,并进一步提高了零偏稳定性,完全满足工程上的实时补偿要求。因此,该模型具有很强的工程实用价值。     

四频差动激光陀螺

四频差动激光陀螺国防科技大学二系二Ｏ八室研制并小批量生产的四频差动激光陀螺原理先进，抗恶劣环境能力强，动态范围大，是捷联惯导系统的理想部件。目前能提供应用的陀螺主要技术指标如下：·零偏稳定性０．１°／ｈ·随机游走０．００５°／ｈ１／２·动态范围０．０...     

一种具有低振动灵敏度和宽动态范围的MEMS陀螺仪(英文)

为了进一步提高MEMS陀螺的动态范围和振动环境适应性,以加速其工程化应用步伐,研究了陀螺振动误差,提出了一种新型MEMS陀螺结构。MEMS陀螺仍然采用了音叉结构形式,同时采用了工字型框架和隔离结构,从而提高了陀螺结构的稳定性和抗振动性能,并降低了残余应力对陀螺影响。理论分析了驱动和检测模态频差对标度因数非线性的影响,并基于理论和实验分析了振动环境中的角振动对陀螺性能的影响。在此基础上,进行了陀螺的模态优化设计,以进一步减小了陀螺的振动灵敏度,并使其具有大动态范围。MEMS陀螺采用了SOI圆片制备,并采用了圆片级真空封装技术实现陀螺芯片的真空封装。MEMS陀螺芯片和ASIC芯片叠装在陶瓷管壳内,体积为11.4?11.4?3.8 mm3。实验结果表明,MEMS陀螺的测量范围为±7200 (°)/s,零偏稳定性为12.2 (°)/h(1σ)。随机振动环境下(7.6grms),该陀螺的振中零偏变化量小于10.0 (°)/h,振中的零偏稳定性小于24.0 (°)/h,是原陀螺的1/5。     

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%。     

微机械陀螺同步解调灵敏度分析

介绍了微机械陀螺工作原理和敏感输出信号组成,针对敏感输出中含有正交误差信号和同相误差信号的情况,分析了基于单相锁定放大的解调方法对陀螺性能的影响,分析表明该方法会降低解调的灵敏度,使标度因数产生衰减,在电气噪声水平一定的情况下,会使陀螺的零偏稳定性变差。针对以上不足,研究了基于双相锁定放大的解调改进方法,首先采用两路正交参考信号测量敏感信号的相位,然后通过移相使一路参考信号和哥氏信号精确同相,进而解调得到角速度输出。分析表明,该方法可使陀螺标度因数达到最大,从而提高了陀螺灵敏度,有利于改善零偏稳定性。     

The study of wave motion in the Talbot interferometer with a lens

We present the study of the wave motion in the Talbot interferometer with an additional element such as a lens for all related audiences. Our solutions are in the analytic form. A general principle of the Talbot effect, which is the optical near-field effect, is the Fresnel diffraction. The Fresnel integral is rather complicated. We therefore introduce an alternative method which is based on the wave propagation through the transmission functions of the grating and the lens. Our method has been proved by a simple experimental setup.     

一种具有鲁棒性的滤波算法在I NS/GPS组合导航系统中的应用研究

研究了一种虚拟状态滤波算法与UD分解法相结合的方法，并将其应用于组合导航系统的导航参数估计过程中。仿真结果表明：虚拟状态滤波与UD分解相结合的方法，可以有效地抑制滤波发散，增强系统对环境的适应性，大大提高组合导航系统的快速性。     

随机振动载荷动力学等效的一种工程实现方法

利用实验室振动加载技术来等效模拟实际工况的随机振动载荷,以研究结构的振动环境适应性,是工程界通用的做法。文中讨论了随机振动载荷动力学等效的过程与方法,针对小阻尼稀疏模态结构,给出了基于结构振动响应等效的随机振动载荷等效关系的工程应用表达式和评价等效载荷对疲劳损伤影响的方法。简支梁数值模拟表明,通过文中方法设计的等效随机振动载荷,不仅可以获得变化不大的结构响应,而且疲劳损伤等效结果也可以满足工程应用精度要求。     

Slope-contour fringe multiplication by Fresnel diffraction

Coherent collimated monochromatic light emitted from a He?Ne laser was used to illuminate a transparent sheet specimen in plane stress. The light emerging from the specimen was concentrated by a thin positive lens on a coarse amplitude grating placed at the vicinity of the focus of the lens and projected on a ground-glass screen. The strongly coherent light of the laser was diffracted at the coarse grating. The deformed lateral surfaces of the loaded specimen worked as a thin lens of continuously variable focal length, which was interposed in the path of the beam and distorted the diffraction image. The pattern yielded the partialslope contours of the thickness variation in a direction normal to the rulings of the grating. Positioning the grating within the focal distance of the lens resulted in a predominant Fresnel diffraction of the opaque strips of the grating. Placing the grating beyond the focal plane created a Fresnel diffraction of the open slits. Both diffraction patterns yielded a high multiplication of fringes which increased considerably the accuracy of the experimental results.     

光纤陀螺惯性测量组合的数字温控系统设计

光纤陀螺惯性测量组合的测量精度会受到环境温度变化的影响。采用温度控制手段能够有效解决这一问题。提出了一种基于分级控制、分段控制和闭环控制思想的温控方案,并在此基础上设计了一种DSP＋FPGA架构的数字温度控制电路,实现了温控电路的整体结构和工作流程,说明了以FuzzyPID算法为核心的温度控制算法原理。试验结果表明,系统具有速度快、精度高等优点,为解决惯性测量组合启动后缩短惯性器件热平衡过程,迅速进入稳定工作状态提供了一种实用方法,也为类似的惯性测量组合温度控制系统提供了有益参考。     

INS／GPS／CNS组合导航系统的自适应滤波技术研究

本重点研究了状态与偏差解耦估计的自适应滤波算法在ＩＮＳ／ＧＰＳ／ＣＮＳ组合民航系统中的应用问题。由于组合导航系统参数往往与实际的物理过程具有一定的偏差,因此采用常规的卡尔曼滤波算法常会发生滤波发散现象。本提出一种自适应滤波算法,并应用于组合导航系统。仿真结果表明,自适应滤波可以有效地抑制滤波发散,增强系统方案对环境的适应性,大大提高组合导航系统的精度。     

大北窑地铁隧道顶板稳定性控制研究

分析大北窑地铁隧道饱水粉细砂层顶板的地质环境及其工程特性,用超细水泥注浆加固新工艺稳定流砂段及其扰动段的顶板。运用地质工程观点,充分利用顶板底部的粉砂薄层,用钢管加固未扰动段顶板。地面监测资料说明,本文的措施对其顶板稳定性控制非常有效。     

系统级双轴旋转调制捷联惯导误差分析及标校

旋转调制技术可以调制惯性器件常值误差,有效提高惯导系统的长航时导航精度。出于一种旋转调制式捷联惯导系统的研制需求,从旋转调制式捷联惯导的基本原理出发,提出了一种系统级双轴旋转调制式捷联惯导工程实现方案,并对其系统误差特性进行了深入的分析及仿真,找出了影响系统长航时导航精度的误差源。基于此。为了能仅利用系统自身旋转机构就可对主要误差源进行估计补偿,提出了一种系统级自标校方案。通过计算机仿真表明:此方案可以对影响系统长航时精度的主要误差项进行精确估计,是一种有效可行的系统级标校方案。     

Comparison between Digital Fresnel Holography and Digital Image-Plane Holography: The Role of the Imaging Aperture

Optical techniques are now broadly used in the field of experimental mechanics. The main advantages are they are non intrusive and no contact. Moreover optical techniques lead to full spatial resolution displacement maps enabling the computing of mechanical value also in high spatial resolution. For mesoscopic measurements, digital image correlation can be used. Digital holographic interferometry is well suited for quantitative measurement of very small displacement maps on the microscopic scale. This paper presents a detailed analysis so as to compare digital Fresnel holography and digital image-plane holography. The analysis is based on both theoretical and experimental analysis. Particularly, a theoretical analysis of the influence of the aperture and lens in the case of image-plane holography is proposed. Optimal filtering and image recovering conditions are thus established. Experimental results show the appropriateness of the theoretical analysis.     

基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。