空间干涉式MOEMS陀螺的实验研究

提出一种基于微镜构成的空间螺旋光路的干涉式MOEMS陀螺,并对其进行了原理验证实验研究。此种光路结构中光束在自由空间传播,可减少损耗;无耦合问题,无背向散射;无运动部件,并且可利用微光机电工艺进行加工。在理论分析的基础上,通过实验设计,利用锁相放大器等对处于一定转速转台上陀螺的输出信号进行检测,得到的转台转速与实际转速比较结果非常接近,实现了陀螺的Sagnac效应原理验证,零漂8.16(°)/h。     

基于多芯光纤复用技术的光纤陀螺方案

针对目前高精度光纤陀螺小型化的需求，于国内首次提出基于多芯光纤的纤陀螺光纤环复用光纤陀螺方案。通过特殊的耦合方式，使光在多芯光纤中的往返传输，可增加光纤环的有效长度，从而在不增加光纤环尺寸的情况下提高光纤陀螺的测量精度。首先设计了光路方案，对光耦合方式及偏振噪声抑制进行了分析。然后，以六芯光纤为例，提出了一种用于0.001°/h级别光纤陀螺的实用光路方案，经理论推导可知，相同尺寸下，基于多芯光纤复用的陀螺较普通光纤陀螺，理论精度可提升6倍，所以光纤陀螺中使用多芯光纤环可以实现高精度光纤陀螺的小型化。     

激光陀螺光路稳定技术的研究

为了稳定激光陀螺的光路，在陀螺控制系统中增设了角度控制。提供了一种分时控制系统，实现对角度控制器的各控制组件的分别控制和动态控制。实验结果表明，激光陀螺加上角度控制后，光强均值增大，均方差减小，曲线平坦，尤其在高低温情况下，角度控制能够改善陀螺掉光严重和无光的状态，使陀螺在任何温变下光强变化不超过15％，提高了陀螺耐高低温冲击的能力。     

基于光纤环安装方式的光纤陀螺振动误差抑制方法

随着光纤陀螺的实用化,发现载体振动会引起光纤陀螺尤其是高精度光纤陀螺的测量误差增大,对光纤陀螺的性能指标造成不可忽视的影响。对干涉式数字闭环光纤陀螺,从弹光效应出发,分析了振动对光纤陀螺光路的影响机理,得出了振动影响下光纤环中反向传播的光信号非互易相移误差信号的表现形式,并针对此提出了通过合理安装光纤环,使光路满足互异性,来抑制振动情况下光纤陀螺输出信号噪声和漂移。实验结果表明,该方案有效降低光纤陀螺输出信号的噪声,抑制了由振动引起的陀螺漂移,使得陀螺振动误差减小了一个数量级。     

光纤陀螺光路小型化技术

介绍了光纤陀螺基本工作原理，描述了光纤陀螺小型化的意义。分别论述了基于光学器件小型化、光学集成技术、三轴光学器件共用技术实现光纤陀螺光路小型化的技术途径及可能效果，指出了三轴共用探测器技术可能存在的问题。研究成果对促进光纤陀螺的应用、光纤陀螺的实用化具有重要意义。     

集成光路技术指标对光纤陀螺性能的影响

分析了Y型集成光路器件的插入损耗、分光比、偏振串音和背向反射等主要技术指标对陀螺性能的影响。将不同技术指标的集成光路装入光纤陀螺,测试陀螺的性能指标,并与分析的结果相比较。结果表明,插入损耗和分光比对陀螺性能的影响很小;偏振串音对陀螺的影响较为明显;波导和光纤端面耦合采用10o/15o组合有效地降低了端面反射,背向反射对陀螺的性能也没有明显的影响。     

布里渊光纤陀螺增大动态范围新方案

针对布里渊光纤陀螺动态范围较小的问题,在比较了以往各种方案动态范围的基础上,提出了一种基于光强补偿的布里渊光纤陀螺动态范围增大方案.该方案使用大功率窄带激光器做泵浦源,在光路中引入光衰减器以及分光比不对称的耦合器,并通过反馈回路对两路光光强进行实时调节,从而可以消除泵浦游走效应对布里渊光纤陀螺动态范围的影响.通过分析和...     

基于四分频四态调制的光纤陀螺光路功率监测方法

针对光纤陀螺光路功率监测需要额外增加硬件、实现复杂度高的问题,提出一种基于四分频四态方波调制方式、依靠软件自主监测光路功率的方法,通过常规二态方波调制和四分频四态调制间歇性工作获取光路有效功率的同时保证陀螺性能。实验表明,四分频四态方波调制方式在典型中等精度光纤陀螺用200 KΩ跨阻探测器输入功率0～25μW范围时,可以获取优于0.5 nW的检测分辨率和优于20 nW的检测精度,动态范围优于49 dB,且光功率获取频次可灵活设置,对产品零偏稳定性、带宽等性能影响较小,满足大多数情况下的应用需求。     

激光陀螺（LG）的稳频装置

－本文讨论了各种压电陶瓷稳频器的结构及其角歪扭对激光陀螺性能的影响，最后研究了改变光路折射率的稳频方案。     

激光陀螺光强扫模曲线模斜机理分析与改善

光路稳定性是影响激光陀螺长期稳定性的重要因素之一。减小稳频球面镜运动过程中产生的模斜,能够提高光路稳定性,进而能够改善陀螺的长期稳定性。通过对激光陀螺扫模过程中模斜产生的物理机理进行了理论分析,确定出了模斜产生的主要原因是扫模过程球面镜曲率半径的变化和光束位置的相对变化。理论分析、数值仿真得出,采取减小预紧模个数、降低扫模过程球面镜的曲率变化、降低损耗等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模斜减小2～3倍,进而可提高激光陀螺的长期稳定性,这为激光陀螺长期稳定性的提升提供了重要参考。     

基于压力相移辅助的超流体陀螺

超流体陀螺是新一代惯性传感器,面临的关键问题是:在幅值锁定控制系统中,热相移的注入存在较大延时,引起其动态测量性能急剧下降。为此,在研究了超流体压力相移产生原理的基础上,提出采用静电力产生压力差的方法,并根据超流体的理论,构建了压力相移的数学模型。为解算角速度,提出了基于压力相移辅助的算法,锁定了超流体相移。仿真结果表明,基于该方法,超流体陀螺测量角加速度变化的信号时,测量误差减小了约一个数量级。因此,超流体陀螺的动态性能得到了很大改善,测量精度有了显著提高。     

微机械陀螺的发展现状

随着对微电子机械系统(MEMS)的深入研究和取得的进展,属于MEMS研究内容之一的微机械陀螺,在汽车工业需求的推动下,已经成为过去几十年内广泛研究和发展的主题.微机械陀螺与传统机械式陀螺、固体陀螺、光学陀螺等相比,具有成本低、尺寸小、重量轻、可靠性高等优点,其精度正不断得到提高,应用领域也随之不断扩大.本文首先简要介绍了微机械陀螺的定义及特征、性能指标、工作原理、分类以及加工技术,随后对已出现的不同类型微机械陀螺的结构、加工方式、工作原理以及性能进行了综述,最后对微机械陀螺的商业化现状以及发展趋势进行了展望.      

微光机电(MOEMS)陀螺的技术及发展

提出微光机电(MOEMS)惯性器件技术，对其优势和研究价值进行了理论分析。介绍了国外MOEMS陀螺的工作原理、结构、性能指标及研究状况，初步探讨了微光机电陀螺的应用前景和技术发展途径，以及惯性器件的发展方向。     

基于菲涅尔透镜的零闭锁激光陀螺抗辐照方案

为了增强零闭锁激光陀螺的航天环境适应性能力,分析对比了国内外多种激光陀螺抗辐照解调方案。提出了基于菲涅尔透镜的抗辐照解调方案,并对其合理性进行了理论论证。分析了使用菲涅尔透镜引入的误差,及其对陀螺信号信噪比的影响。完成了基于菲涅尔透镜方案的原理样机装配,并通过试验对方案的有效性进行了验证。研究结果表明:基于菲涅尔透镜的抗辐照方案适用于零闭锁激光陀螺,并易于工程实现。能够显著降低ZLG对光电管的尺寸要求,从而增强其整体抗辐照能力。该方案对于提高零闭锁激光陀螺的航天环境适应性具有一定的工程实用价值。     

一种新的旋转调制捷联惯导系统

随着光学陀螺等对重力加速度不敏感的陀螺器件的逐渐完善,一种源于静电陀螺的旋转调制技术备受关注,从而建立基于相对廉价的光学陀螺的高精度惯性导航系统成为可能.通过对单轴和双轴旋转调制技术原理和局限性的分析,提出了一种四陀螺双单轴旋转调制捷联惯导系统,并详细分析了旋转轴的不对准误差、惯性器件测量轴的不对准误差、常值漂移误差、...     

一种三轴光纤陀螺时分复用方案的设计与分析

目前三轴一体化已成为国内光纤陀螺一个新的研究热点。提出一种光学敏感部分共用光源与探测器,信号处理部分采用单信号处理电路分时处理的三轴光纤陀螺组合技术方案。分析了信号处理中前放滤波、三轴控制时序和反馈电路中的通道选择。测试结果表明,其指标达到了低精度光纤陀螺的性能要求,适用于小型化、低成本应用背景。     

硅微机械谐振式陀螺仪

介绍了硅微机械谐振式陀螺仪的工作原理，给出了硅微机械谐振式陀螺仪的动力学方程详尽推导。针对此方程进行仿真研究，对结构设计参数进行了估计。研究表明，硅微机械谐振式陀螺仪是一种很有发展前途的新型陀螺仪。     

小型化光纤陀螺的轴向磁场误差特性建模方法探讨

小型化光纤陀螺的主要特点是光纤环径向尺寸逐步缩小,而轴向尺寸逐步增大,由此导致轴向磁场误差成为影响小型化光纤陀螺精度的重要因素之一。以小型化光纤陀螺轴向磁场误差特性为研究对象,依据光纤环中光纤的四极对称排列结构,提出轴向螺旋角展开分析法,利用Jones矩阵分别构建保偏型光纤陀螺及消偏型光纤陀螺的传输矩阵及轴向磁场误差模型,探讨光纤扭曲应力寄生圆双折射、轴向尺寸等因素与非互易性Faraday磁场相位误差的关系,得出光纤陀螺轴向磁场漂移误差的数学描述,以此为理论依据,探讨小型化光纤陀螺的轴向磁场误差因素,并提出相应的措施。