电荷平衡和自动跟踪型加速度计电流数字转换

针对惯性导航系统现有加速度计电流信号转换电路的不足,提出了一种基于电荷平衡和自动跟踪原理的加速度计电流数字转换方法（CDC）,从工作原理上大幅提升转换电路性能。CDC对输入电流和反馈跟踪电流积分输出误差电压,依据该误差电压实时调整其数字输出d以及与d成比例的反馈跟踪电流,实时反馈控制使误差电压稳定在0附近,实现输入电流和反馈跟踪电流二者电荷平衡。设计了单路CDC电路用于原理验证和性能测试。实验表明,±40 mA电流范围内CDC电路标度因数不对称性优于5 ppm,非线性优于10 ppm,电流分辨率优于0.5 nA,动态范围大于164 dB;采用查找表技术补偿后-40℃～+60℃温度区间零偏变化小于30 nA、标度因数变化小于20 ppm,且各性能指标均有较大改善空间。电荷平衡和自动跟踪型加速度计电流数字转换技术具有动态范围大、精度高、分辨率高、易补偿等优点,具有非常好的应用前景。     

激光陀螺中背向散射的研究

为了研究谐振腔形状变化对激光陀螺中背向散射的影响,基于矢量叠加理论,分析了激光陀螺背向散射源及其对总的背向散射的影响.根据背向散射对顺逆时针光的耦合作用,推导出了总的背向散射系数与顺逆时针旋转光光强的关系式.基于这一关系,设计实验,通过施加电压使谐振腔反射镜到不同位置来改变光腔形状变化,同时测量光强交流量的振幅,得到了总的背向散射系数的变化曲线.通过与仿真结果对比,验证了背向散射的矢量叠加理论.     

激光陀螺读出信号高速采集系统

介绍了激光陀螺（RLG）读出信号高速采集系统的设计和实现方案。该系统包括板卡和相应的应用软件,提供两路最高60MHz采样频率、14位精度的数据采集通道,能够同时对RLG两路光强拍频信号进行高速高精度数据采集,为RLG特性分析提供重要依据。该系统通过上位机软件控制板卡的工作状态、设置和切换采样模式。板卡利用FPGA接收计算机指令并协调控制模数转换器、SDRAM和USB接口芯片,完成RLG输出拍频信号的采集、缓存和传输。FP—GA设计中结合了硬件逻辑高速灵活的优点和NIOSⅡ软核处理器在控制方面的优势。SDRAM完成海量数据缓存,USB接口芯片工作在SlaveFIFO模式下,实现板卡与计算机的通信。实验证明该系统工作稳定,在RLG测试和性能分析中具有很好的实用性。     

Online ef fective backscattering estimation for ring laser gyro

Lock-in phenomenon in ring laser gyroscopes is directly related to effective backscattering,which includes both backscattering and nonuniform loss.Effective backscattering often differs in different states and can only be reflected in a working state via online estimation in the working state.Moreover,effective backscattering can result in the intensity modulation of beams in the opposite directions.The effective backscattering parameters can be obtained by measuring the weak modulations in the intensity signals under different rotation rates and by using the curve-fitting method.This letter demonstrates the online estimation of backscattering.     

以培养工程创新能力为核心的实验课教学改革与实践

本文以《高等光电技术实验》课程中的"激光陀螺技术"实验模块为例,介绍了在实验内容设计、教学方法和手段、教师队伍建设等方面进行的教学改革与实践,初步达到了利用综合性实验课程培养学生工程创新能力的目标。     

机械抖动激光陀螺的高分辨率信号处理

 机械抖动激光陀螺（MDRLG）信号是两路相位差为π/2的正弦拍频信号,一般采用4倍频鉴相输出计数脉冲,利用FIR滤波和抖动剥除等方法解调抖动信号,从而得到外界输入的角速度信息。高速采集MDRLG信号,并细分为相位依次相差π/16的16路信号,实现MDRLG的8倍频、16倍频和32倍频鉴相输出。输出角速率的均方差随着倍频数的提高而减小,信号处理的分辨率得到提高。实验测试和Allan方差分析表明：32倍频时的量化误差Q从4倍频鉴相时的0.327″减小到0.170″,增加MDRLG信号鉴相的倍频数可以减小量化误差。在对MDRLG信号进行抖动剥除解调时,由于量化误差是主要误差源之一,高分辨率信号处理能够有效提高MDRLG角速度测量的精度。     

Dynamic lock-in compensation for mechanically dithered ring laser gyros

In ring laser gyros (RLGs), dynamic lock-in, which results from information loss in the lock-in region, occurs when a constant sine bias is introduced. However, sampling some signals in the lock-in region for a particular duration allows the retrieval of lost information. It is demonstrated how dynamic lock-in and the flat region in the input-output curve near the zero angle rate can be eliminated after compensation.     

小型环形激光器中He-Ne气体放电辉光压制的光学方法

为解决小型环形激光器输出信号信噪比随腔长减小而下降的问题,研制了一种压制He-Ne气体放电辉光的滤光片。该滤光片的中心波长为632.8nm,入射角为45°,其基片是截止波长为550nm的短波截止红色玻璃,基片前表面镀有19层瞙系结构为{HL2HLHLHLH2LHLHLHLH2LH}的窄带滤光片,后表面镀有4层非规整减反膜。使用离子溅射法和石英晶振膜厚监控方式制备了该滤光片,并对其进行了反向工程拟合,拟合的理论曲线与用Lambda950分光光度计正入射实测的透过率曲线较为吻合。将该滤光片胶合在环形激光器的输出镜后表面,其有用的激光信号幅值基本不变,而噪声幅值下降了约80%,表明该滤光片从光学上使输出信号的信噪比提高了5倍,降低了后续电路处理的负担及复杂度,为小型环形激光器的研制起到了一定的作用。     

激光陀螺变锁区现象的研究与讨论

通过采用减低转速的办法测得的锁区值推算出的随机游走比用Allan方 差方法拟合的随机游走要大很多. 为了解释这一问题, 建立了动态刻蚀光栅模型, 与以往的研究不同, 本文认为刻蚀光栅效应不只在驻波状态下发生, 在行波状态下也会存在, 而且与拍频频率呈现动态响应的关系. 这种模型得出了锁区随着转速的降低而不断增大的结论, 解释了长期以来困扰激光陀螺研究者的一些问题.     

小型环形激光器中He-Ne气体放电辉光压制的光学方法北大核心CSCD

为解决小型环形激光器输出信号信噪比随腔长减小而下降的问题,研制了一种压制He-Ne气体放电辉光的滤光片。该滤光片的中心波长为632.8nm,入射角为45°,其基片是截止波长为550nm的短波截止红色玻璃,基片前表面镀有19层瞙系结构为{HL2HLHLHLH2LHLHLHLH2LH}的窄带滤光片,后表面镀有4层非规整减反膜。使用离子溅射法和石英晶振膜厚监控方式制备了该滤光片,并对其进行了反向工程拟合,拟合的理论曲线与用Lambda950分光光度计正入射实测的透过率曲线较为吻合。将该滤光片胶合在环形激光器的输出镜后表面,其有用的激光信号幅值基本不变,而噪声幅值下降了约80%,表明该滤光片从光学上使输出信号的信噪比提高了5倍,降低了后续电路处理的负担及复杂度,为小型环形激光器的研制起到了一定的作用。