面向21世纪的新型陀螺仪─—光纤陀螺

回顾光纤陀螺发展历史，论述光纤陀螺技术发展的趋势。分析并展望光纤陀螺市场前景，指出当前光纤陀螺是处于大力发展的一种新型陀螺仪，它将成为21世纪陀螺仪市场的主导产品。     

一种新型外差光纤陀螺

本文提出了一种采用电光移频器和高双折射光纤构成的新型外差检测方式的光纤陀螺方案。它既能改善通常外差光纤陀螺中存在的光路非互易性且无需使用声光器件,又能避免采用高双折射光纤的直接检测光纤陀螺中电子线路直流漂移的影响。初步实验的结果显示出该系统具有良好的定标因子线性度。     

光纤激光陀螺系统的优化设计

分析研究了光纤激光陀螺系统的工作原理和基本构成,根据系统中各器件的性能指标对光纤激光陀螺的基本结构、性能参数进行了计算机模拟优化设计。采用双向激射双向输出结构保证光路的互易性。利用光纤环形器、掺铒光纤和光纤Bragg光栅实现滤模、选模和压缩线宽功能。针对其输出信号特点,提出利用偏振分束的方式判断陀螺工作转动方向,并最终计算陀螺转动角速度的信号处理方案。     

光纤陀螺

1 前言光纤陀螺是利用Sagnac效应检测旋转角速度的一种光纤传感器。由于光纤陀螺(OFG)具有表1所列的许多特征,因此各国都在积极研究开发下一代陀螺。本文主要介绍OFG的原理、结构及其应用。     

光纤陀螺仪及有关器件的研究

介绍了一种大有发展前途的新型光电仪表——光纤陀螺仪，它在火箭、飞机和舰船的导航系统中，以及机械人、汽车和石油钻井领域中有着广泛的用途。分析了全光纤型、集成光学型和谐振腔型光纤陀螺仪，讨论了有关的器件和发展动向。     

混合结构的闭环光纤陀螺研究

提出并研制了混合结构的闭环光纤陀螺系统。详细分析了该系统的结构特点、信号检测方法以及反馈信号对系统的影响。该系统具有低损耗、长期低漂移特性。实现了３００ｄｅｇ．／ｓ的动态范围及小于３００×１０－６的线性误差。     

卫星用光纤陀螺中抗辐射光纤的研究

介绍了光纤陀螺空间应用的优势及影响因素，提出了研究抗辐射光纤的防辐射加固方案。通过实验，证明了光纤的辐照效应，并提出了抗辐射光纤制备中的技术参考。     

光纤陀螺演示仪

介绍了光纤陀螺仪的工作原理及设计要求,根据教学实际,设计了光纤陀螺演示仪。     

TL16C550在一种新型光纤陀螺中的应用

再入式光纤陀螺使相互干涉的两路光在干涉之前循环进入Sagnac光纤敏感环。介绍了这一新型光纤陀螺的原理,采用专门的异步串行通信芯片TL16C550扩展DSP串口,实现陀螺与导航计算机的通讯。结果表明陀螺的数据输出可以达到1kHz,能实现陀螺与导航计算机之间的快速、稳定、准确的数据传输。研制的陀螺零偏稳定性为4.5°/h。     

光纤陀螺的噪声及其实验分析

通过对FOG-110-I全光纤陀螺仪样机的研制,分析了光纤陀螺的噪声源,并对信号光背向反馈进入激光器引起的强度噪声和由光纤PZT位相调制器引起的幅度调制对光纤陀螺系统的影响作了重点分析。最后,给出了FOG-110-I全光纤陀螺样机的测试结果和实验分析。     

光纤陀螺的信号处理方案评述

介绍了国外应用于不同场合、满足不同性能要求的光纤陀螺的闭环和开环信号处理方案,比较了它们的优缺点。光纤陀螺是近年来惯性导航系统中很有可能得到广泛应用的核心元件,其中信号处理方案在很大程度上决定了光纤陀螺的性能。     

单光纤光纤陀螺误差分析

单光纤光纤陀螺采用的是单光纤在线制作技术。由于这种方法是把所有的光器件都放在一根光纤上制作,因此各光器件的连接处没有融接点,并且光器件的性能可在线控制。在分析其结构的基础上建立了开环FOG的光学模型,并进行了误差分析。指出了单光纤光纤陀螺方案是低成本、高可靠性、易于工程化的一种方案。     

光纤激光陀螺线宽压缩技术中滤波器的结构设计与分析

研究了光纤激光陀螺系统中滤波器对激光光谱线宽压缩的影响。在理论分析的基础上,提出了用于光纤激光陀螺的Fabry Perot腔滤波器的方案,并进行了结构设计。试验证明FP腔滤波器可以达到满意的滤波效果。     

光纤陀螺光纤环的热应力分布仿真分析方法

针对光纤线圈较容易受温度影响的问题,从热至应力的角度,推导了由热应力导致的光纤陀螺的相位差离散数学公式,并在此基础上,对四级对称绕法绕制的无骨架光纤环建立了有限元模型。结合光纤陀螺工作环境的栽荷和边界条件对其不同温度下的热应力分布进行仿真分析。仿真分析结果表明,光纤环内侧受到的热应力较大,高低温下热应力值分别达到最大和...     

克服闭环光纤陀螺输出信号中死区的实验

克服死区是闭环光纤陀螺设计中需要考虑的重要问题.实验表明本文采用的方法可以方便地克服死区.这是国内报道的首例克服闭环光纤陀螺输出信号中死区的实验.     

谐振腔光纤陀螺光纤谐振环特性研究

对有限光源线宽情况下反射式光纤谐振环的响应特性进行了研究,得到了光纤谐振环各谐振特性参量的表示式.分析了特性参量与光源线宽和耦合器特性的关系,结合对方波调制谐振腔光纤陀螺极限灵敏度的分析,给出了设计高灵敏度谐振腔光纤陀螺光纤谐振环的要求和原则.进行了谐振腔光纤陀螺用光纤谐振环的实验研究,制作了适用于谐振腔光纤陀螺的高精细度和高谐振深度光纤谐振环.     

光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响

为研究光纤弯曲对干涉式光纤陀螺性能的影响,选取常用的单模光纤、保偏光纤、光子晶体光纤及保偏光子晶体光纤为研究对象,建立了光纤弯曲与光纤陀螺性能的相关理论模型。以高精度光纤陀螺应用为背景,选取掺铒超荧光光纤光源,改变光纤弯曲半径,测出了经过光纤样品后的光功率、平均波长、光谱宽度的变化和平均波长波动,在此基础上分析了弯曲半径对光纤陀螺标度因数和随机游走系数的影响。理论分析和实验结果表明,采用光子晶体光纤时,光纤弯曲对光纤陀螺性能几乎没有影响,采用其他光纤时,需要严格控制光路中的光纤弯曲半径。     

单光纤光纤陀螺的原理及应用前景

单光纤光纤陀螺是全光纤光纤陀螺的一种,它具有低成本、高可靠性、易于工程化的优点。它是应用在线制作技术,在一根光纤上制作光器件,形成无焊接点的光路。在线技术包括光纤环缠绕技术、耦合器制作技术、偏振器制作技术、发光模块制作和光接收模块制作技术等。详细地介绍了其原理、关键技术及生产工艺,并提出了提高其性能的措施。在分析不同型号单光纤光纤陀螺性能的基础上展望了其应用前景。随着单光纤光纤陀螺生产工艺的改进和信号处理技术的提高,将会进一步提高其性能、降低成本,促进光纤陀螺的普及和应用。     

低成本光纤陀螺零相交信号处理

介绍光纤陀螺的低成本信号处理方案。此方案利用光纤陀螺输出信号的过零特性,把位相检测过渡为时域信号检测。     

光纤陀螺中的多功能集成光学芯片

介绍了多功能集成光学芯片在光纤陀螺中的应用。在光纤陀螺中采用了多功能集成光学芯片后 ,可以大大简化光纤陀螺系统的结构 ,缩小光纤陀螺的体积。光纤陀螺中的一些器件如相位调制器和光学开关、消光器甚至光波导谐振腔都可以集成在一个多功能集成光学芯片上。这样可以提高光纤陀螺的性能 ,增加其稳定性和可靠性 ,在某些特殊的设计中还可以对陀螺系统的误差进行补偿。