激光陀螺腔长控制镜改进设计

腔长控制镜影响激光陀螺谐振腔的光束形状、光强等参数,是制约激光陀螺精度提高的重要因素之一.减少激光陀螺腔长控制镜的位移扭偏,提高腔长控制镜的环境耐受性,能够直接改善激光陀螺的性能.通过研究激光陀螺腔长控制镜的基本机理,分析了腔长控制镜单筋方案和双筋方案的典型结构和特点,给出了提高反射镜抗扭偏能力的设计方法,设计并实现了新型双筋腔长控制镜结构.改进的腔长控制镜仅由3种零件、2种材料构成.经过仿真分析和试验验证,设计的腔长控制镜可以有效抵抗反射面的歪斜扭偏,在-50℃~+70℃工作范围内,抗扭偏能力提高5~10倍,同时实现了低成本和高稳定性.     

激光陀螺锁区最小化控制技术

通过分析激光陀螺锁区的形成原因,给出了锁区最小化控制的基本原理.由激光陀螺谐振腔相向传播光束的输出特性,说明了常规锁区控制方案存在的缺点.从激光陀螺基本方程推导出锁区误差判别信号,提出了基于拍频信号和腔长信号迭加放大的高信噪比锁区控制方案,对交变偏频和常值偏频激光陀螺均适用.运用该项技术,实现了对某型激光陀螺的全温范围内的锁区最小化控制.     

塞曼激光陀螺磁屏蔽设计与实现

为提高塞曼激光陀螺精度,分析了塞曼激光陀螺磁的磁敏感特性,指出敏感轴方向是塞曼激光陀螺的最大磁灵敏度方向,该方向为产生磁误差的主要方向。研究了低频磁场屏蔽理论与加工工艺关键技术,结合激光陀螺的环境适应性要求,实现了固态激光陀螺磁屏蔽结构。在三轴磁试验台上进行了陀螺磁敏感性测试,陀螺磁灵敏度值减少到原来的1/1000,实测系数达到2.0(°)/(h.mT),该值满足中等精度激光陀螺的实用要求。     

核磁共振陀螺多层磁屏蔽系统优化设计

核磁共振陀螺是目前世界上体积最小的导航级陀螺。由于核磁共振陀螺通过探测原子核的宏观磁化在静磁场中的进动频率来测量载体的角速度,为获得高精度与大动态范围,需要确保静磁场的稳定性,防止外部磁场的干扰,所以必须对核磁共振陀螺进行磁屏蔽。从核磁共振陀螺磁屏蔽原理出发,通过数学计算和计算机仿真,分析和研究了多层磁屏蔽罩结构参数对磁屏蔽系数的影响,并对核磁共振陀螺磁屏罩进行了优化设计。设计的多层磁屏蔽罩磁屏蔽系数达到了106,满足核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪的整体设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。     

核磁共振陀螺磁屏蔽罩内静磁场系统优化设计

核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺,受到了国内外的广泛重视。为获得高精度与大动态范围,核磁共振陀螺通常工作在磁屏蔽罩中。根据静磁场的惟一性定理,磁力线会在磁屏蔽罩表面反射,从而影响核磁共振陀螺静磁场区域的磁场均匀性。从核磁共振陀螺静磁场分布的理论分析出发,通过数学计算和计算机仿真,分析和研究了磁屏蔽罩对静磁系统的影响,通过综合调整螺线管与屏蔽罩的交互参数,对静磁系统进行了优化设计,同时还确认了螺线管加工误差对系统性能的影响。设计的核磁共振陀螺静磁系统磁场优于1.11×10~(–5),较优化前提高至少一个数量级,满足核磁共振陀螺的使用需求。     

冷原子陀螺仪三维磁场系统的容差设计

磁场系统作为磁光阱的重要组成部分,在高精度冷原子陀螺仪中占有极其重要的地位。随着陀螺体积的不断减小和集成度的不断提高,磁场系统的制造和装调误差对陀螺性能的影响不断增大。这些误差会引起磁场零点漂移和磁场梯度变化,降低捕获效率和原子团的质量,从而影响陀螺性能。从三维磁光阱磁场分布的理论分析出发,结合数学建模和计算机仿真,对三维磁场系统的主要制造和装调误差对磁场的影响进行了分析和比较,并基于预设阈值利用试验设计和数学回归对关键制造和装调参数设计了合理的容差限,为小型化冷原子陀螺仪三维磁场系统的设计和制造提供了理论依据。     

核磁共振陀螺静磁系统端口漏磁抑制技术

核磁共振陀螺作为目前世界上体积最小的导航级陀螺,受到了国内外的广泛重视。核磁共振陀螺通过检测磁场中原子核自旋进动频率的改变确定载体角速度,核磁共振陀螺的陀螺精度与静磁场的均匀性、稳定性密切相关。然而核磁共振陀螺静磁系统往往存在端口漏磁,形成杂散磁场,在长期工作过程中会磁化磁屏蔽罩,最终干扰陀螺精度。从核磁共振陀螺静磁场分布的理论分析出发,通过数学计算和计算机仿真,分析和研究了静磁系统的端口漏磁,并对静磁系统进行了优化设计。设计的核磁共振陀螺静磁系统端口漏磁在1.5倍螺线管直径范围内较传统方案平均减小45.4%,满足了核磁共振陀螺的使用需求。该工作为核磁共振陀螺仪设计和制造提供了一定的理论依据和参考价值。     

激光陀螺锁区最小化控制技术

通过分析激光陀螺锁区的形成原因,给出了锁区最小化控制的基本原理.由激光陀螺谐振腔相向传播光束的输出特性,说明了常规锁区控制方案存在的缺点.从激光陀螺基本方程推导出锁区误差判别信号,提出了基于拍频信号和腔长信号迭加放大的高信噪比锁区控制方案,对交变偏频和常值偏频激光陀螺均适用.运用该项技术,实现了对某型激光陀螺的全温范围内的锁区最小化控制.     

激光陀螺腔长控制镜结构特性有限元分析

 为研究激光陀螺腔长控制反射镜结构参数对其性能影响,提出了建立腔长控制镜弹性、压电体耦合有限元模型并进行直接耦合场有限元分析的方法。通过编制ANSYS有限元软件宏文件,实现有限元模型与结构尺寸的自动同步。对某型激光陀螺腔长控制镜仿真计算表明,反射镜环槽内外径以及变形筋的厚度对其光程调节能力影响最大,并在此基础上实现了该型控制镜的优化设计。实验表明该方法对激光陀螺腔长控制镜的结构设计具有一定的指导意义。     

激光陀螺锁区误差控制技术研究

通过分析激光陀螺锁区的形成因为,给出了进行锁区控制的基本方法.对锁区误差检测补偿、锁区调制、锁区信号伺服控制三种方案基本原理进行了说明,通过对三种方案的特点进行对比分析,得出锁区信号伺服控制为最佳控制方案,并给出了基于该方案的工程实现方法,具有较好的应用前景.