当前位置：主页 > 科技论文 > 航空航天论文 >

光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究

发布时间：2017-02-07 13:33

本文关键词：光纤陀螺温度漂移补偿及光纤环测试方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

当前位置：文库下载 > 所有分类 > 工程科技 > 交通运输 > 光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究

光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究

第7期周琪，秦永元等：光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究927

温度漂移误差的补偿进行的各项工作进行了综述，

其中包括光纤陀螺机理机构的改善、硬件温控措施等方面。

文献［10］在结论中指出，对于中高精度光纤陀螺温度漂移误差补偿没有放之四海而皆准的方案，

应视具体情况而定，做到有条件的适用性。因此，对于我们所研究的光纤陀螺，陀螺启动之初由于内部元件发热导致陀螺内部温度出现明显变化造成严重的温度漂移。测试表明所用的陀螺启动30min后的测量精度才能达到标称精度，如果在陀螺进入稳态之前使用其输出进行初始自对准，势必会影响对准结果并影响导航结果。若等到陀螺稳定后再进行初始对准，则失去了快速启动的优势。所以我们希望通过对陀螺启动漂移采用模糊模型进行补偿以实现陀螺启动后惯性导航系统能立即进入对准状态。文中首先介绍了光纤陀螺温度启动漂移的产生机理，并分析了所研究陀螺启动过程中的陀螺输出与温度场的关系。其次设计温度试验方案，利用全温范围（－25℃～45℃）内陀螺启动过程输出数据建立光纤陀螺启动漂移的模糊推理系统。再次，采

集六组常温数据，

利用建立的模糊补偿模型进行启动漂移补偿以验证模型的合理性和适用性。最后对

光纤陀螺启动漂移的模糊补偿方案进行了总结。

1温度漂移误差机理

光纤陀螺启动前处于热平衡状态，启动后由于

光纤环圈内部的光学元件、电子元件的发热而破坏了热平衡。由于构成光纤陀螺的主要器件如光纤线圈、集成光学器件、光源、耦合器等对温度较为敏感，这样在新的热平衡建立前，光纤陀螺输出信号中将产生非互易相位误差。

ShupeD．M．指出与时间有关的光纤环上的温度变化引起的非互易性会给光纤陀螺带来不可忽视的漂移并限制其应用，并推导出当两束干涉光分别沿着顺时针和逆时针方向传输长度为L、折射率为n的光纤环时，光纤环温度变化产生的热致非互易相位误差为：

Δ（t）=n

β0L

cn（z，t）（L－2z）dz（1）0∫

式中，β0=2π/λ为光在真空中的传播常数，λ为波

长，

c为真空中光速n

0为光纤折射率温度系数，



（z，t）为沿光纤分布的温度随时间的变化率，z为光纤的层坐标。

本文所研究的光纤陀螺启动过程中陀螺壳体外

的环境温度变化很小，可以认为陀螺处于恒温环境

中。光纤环圈内部的发热元件可视为功率恒定的热源向外辐射热量，这样经过一段时间的热交换后光纤环圈处于动态热平衡状态，光纤陀螺输出稳定，光纤陀螺进入稳定工作状态。图（1）所示为所研究陀螺在常温条件下从启动到稳定工作的陀螺输出以及对应的陀螺内部温度和温度变化率曲线（数据10s均值）。

从图（1）可以看出，光纤陀螺的输出与陀螺内

部温度及变化率具有默契的配合关系，

温度及温度变化率曲线间接说明了关于恒温环境和恒定热功率

假设的合理性。图（1）显示光纤陀螺的启动漂移为0．1°/h，远高于常温下陀螺的标称指标0．019°/h，另外陀螺启动时间约为30min，与传统陀螺相比已无快速启动的优势，因此必须进行光纤陀螺的启动漂移补偿

光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究

。

图1

常温下陀螺输出、温度及变化率输出曲线

2温度漂移误差的模糊补偿模型

式（1）表明，热致非互易相位误差不仅与光纤

敏感环的参数及绕制方法有关，

而且还与光纤线圈上的温度的分布及其变化状况有关。因此，对于陀

螺使用者来说，希望通过式（1）直接实现对光纤陀螺的温度漂移的补偿是非常困难的，因为光纤陀螺的工艺参数往往不可得。即使对于生产者来讲，由于光纤线圈的非理想状态，残余热致非互易相位误差也是很难消除的。进一步的试验发现，光纤陀螺在不同温度点启动其启动漂移不一样，但在同一启动温度点，启动漂移具有较好的重复性。

基于式（1）和图（1）及上述论述，采用二输入一

Word文档免费下载：光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究（下载1-5页，，共5页）

我要评论