光纤环非互易性结构的设计及优化
发布时间：2021-05-31 17:33
光纤陀螺仪是惯性导航系统中用于测量载体角速率的新型仪器,具有全固态、结构简单、生产成本低、测量的精度和灵敏度高等突出优点。但是作为光纤陀螺仪中核心传感器件的光纤环在实际应用中对于环境温度的变化非常敏感,在变化的温度场中会产生较大的零偏温度漂移。而其与载体角速度导致的零偏漂移在光纤陀螺仪的输出信号中无法区分从而引起测量误差,对光纤陀螺仪的实际应用造成了很大的阻碍。本文主要针对光纤陀螺仪温度误差硬件补偿方法中的光纤环绕法进行研究,通过分析温度误差的产生原因和抑制方法对光纤环绕法进行优化设计,从而提升了光纤陀螺仪的测量精度和温度性能。本文首先介绍了干涉式光纤陀螺仪的测量原理、光纤陀螺仪中非互易性误差及抑制方法、光纤陀螺仪中各光电子器件的功能以及光纤陀螺仪的主要性能指标。然后推导出了光纤环中的shupe误差和热应力误差公式,分析了影响光纤环温度误差的主要因素并提出改善光纤环绕法可以抑制光纤环中产生的温度非互易性误差。接着建立了以层为单位的各绕法光纤环温度相位误差数学模型,从理论上分析了各绕对于温度梯度的抑制作用。并在交叉对称绕法的基础上提出了反交叉对称绕法,发现该绕法对于径向温度梯度及轴向温度...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
I-FOG的结构原理
中北大学学位论文3闭环式光纤陀螺仪则具有较高的测量精度、良好的零偏稳定性、较高的线性度及较大的测量范围，通常用于中高精度的惯性导航测量领域。（2）谐振型光纤陀螺仪（R-FOG)谐振型光纤陀螺仪的工作原理是先将激光光源产生的光波经耦合器分为两束谐振光并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，当谐振腔角速度为零时两束光的谐振频率相等，而当谐振腔转动时可以通过测量两束光的谐振频率差来获得转动的角速度，其结构原理图如图1-2所示[20]。与I-FOG相比，R-FOG具有所用光纤短、结构简单、光源稳定性好、受环境因素影响较小等优点，但是对光纤谐振腔的精密度和激光光源的要求很高也制约了它的发展。图1-2R-FOG的结构原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里渊散射型光纤陀螺仪(B-FOG)布里渊散射型光纤陀螺仪的结构原理图见图1-3。图1-3B-FOG的结构原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，经耦合器将光源发出的光分为两束并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，入射光会在光纤谐振腔中发生受激布里渊散射并产生传播方向相反、频率和谱宽相同的两束激光。当光纤谐振腔发生转动时，两束激光的频率便不再相等，且两束激光的频率差与光纤谐振腔的转速正相关。根据二者的
中北大学学位论文3闭环式光纤陀螺仪则具有较高的测量精度、良好的零偏稳定性、较高的线性度及较大的测量范围，通常用于中高精度的惯性导航测量领域。（2）谐振型光纤陀螺仪（R-FOG)谐振型光纤陀螺仪的工作原理是先将激光光源产生的光波经耦合器分为两束谐振光并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，当谐振腔角速度为零时两束光的谐振频率相等，而当谐振腔转动时可以通过测量两束光的谐振频率差来获得转动的角速度，其结构原理图如图1-2所示[20]。与I-FOG相比，R-FOG具有所用光纤短、结构简单、光源稳定性好、受环境因素影响较小等优点，但是对光纤谐振腔的精密度和激光光源的要求很高也制约了它的发展。图1-2R-FOG的结构原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里渊散射型光纤陀螺仪(B-FOG)布里渊散射型光纤陀螺仪的结构原理图见图1-3。图1-3B-FOG的结构原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，经耦合器将光源发出的光分为两束并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，入射光会在光纤谐振腔中发生受激布里渊散射并产生传播方向相反、频率和谱宽相同的两束激光。当光纤谐振腔发生转动时，两束激光的频率便不再相等，且两束激光的频率差与光纤谐振腔的转速正相关。根据二者的
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤传感技术的应用进展[J]. 吴军玲. 甘肃科技纵横. 2017(07)
[2]光纤传感环圈骨架热应力仿真计算与实验研究[J]. 杨纪刚,毕聪志,孙国飞. 导航定位与授时. 2016(03)
[3]试论光纤陀螺技术的发展及应用[J]. 邱洪亮. 中国高新技术企业. 2016(17)
[4]基于低成本传感器的航弹组合导航算法[J]. 翟萌,贾方秀,于纪言. 兵工自动化. 2016(04)
[5]4J32芯轴式环圈骨架对光纤陀螺性能的改善[J]. 杨盛林,马林,陈桂红,张桂才,王晓丹. 中国惯性技术学报. 2016(01)
[6]光纤陀螺的发展与应用[J]. 霍雷,谢良平,谌尧周,王媛娣. 电子科技. 2015(08)
[7]用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤宽带光源的优化[J]. 袁悦,周剑,姜润知. 光学仪器. 2015(01)
[8]基于交叉绕法的光纤环圈瞬态传热模型[J]. 于永清,王玥泽,马林,于浩,刘伯晗. 中国惯性技术学报. 2013(05)
[9]惯性技术研究现状及发展趋势[J]. 王巍. 自动化学报. 2013(06)
[10]基于椭球拟合的三轴陀螺仪快速标定方法[J]. 龙达峰,刘俊,张晓明,李杰. 仪器仪表学报. 2013(06)
博士论文
[1]原子干涉陀螺惯性测量与监控导航技术研究[D]. 张淋.哈尔滨工业大学 2019
[2]光纤陀螺仪温漂误差精密补偿方法研究[D]. 齐兵.哈尔滨工程大学 2018
[3]惯性导航辅助的无缝定位改进模型研究[D]. 谭兴龙.中国矿业大学 2014
[4]数字闭环光纤陀螺误差分析及其补偿技术[D]. 王曦.哈尔滨工程大学 2014
[5]布里渊型光纤陀螺关键问题研究[D]. 何周.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]光纤陀螺标度因数温度特性的研究[D]. 刘晨晨.哈尔滨工程大学 2019
[2]光纤环绕制工艺优化设计[D]. 乔立军.中北大学 2017
[3]光纤陀螺温度特性分析与补偿[D]. 张春梅.哈尔滨工程大学 2017
[4]高精度光纤自动缠绕机研制[D]. 彭杰.浙江大学 2016
[5]光纤陀螺温度误差及其抑制方法研究[D]. 王玥泽.天津大学 2012
[6]干涉式光纤陀螺信号处理电路的设计与实现[D]. 阮晔锋.浙江大学 2012
[7]光纤陀螺中的Shupe误差及八极绕环技术研究[D]. 陈桂红.天津大学 2010
[8]干涉式光纤陀螺光路系统仿真及误差分析[D]. 王萌.哈尔滨工程大学 2009
[9]闭环干涉式光纤陀螺仪温度补偿技术的研究[D]. 张俊杰.燕山大学 2006
本文编号：3208670
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
I-FOG的结构原理
中北大学学位论文3闭环式光纤陀螺仪则具有较高的测量精度、良好的零偏稳定性、较高的线性度及较大的测量范围，通常用于中高精度的惯性导航测量领域。（2）谐振型光纤陀螺仪（R-FOG)谐振型光纤陀螺仪的工作原理是先将激光光源产生的光波经耦合器分为两束谐振光并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，当谐振腔角速度为零时两束光的谐振频率相等，而当谐振腔转动时可以通过测量两束光的谐振频率差来获得转动的角速度，其结构原理图如图1-2所示[20]。与I-FOG相比，R-FOG具有所用光纤短、结构简单、光源稳定性好、受环境因素影响较小等优点，但是对光纤谐振腔的精密度和激光光源的要求很高也制约了它的发展。图1-2R-FOG的结构原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里渊散射型光纤陀螺仪(B-FOG)布里渊散射型光纤陀螺仪的结构原理图见图1-3。图1-3B-FOG的结构原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，经耦合器将光源发出的光分为两束并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，入射光会在光纤谐振腔中发生受激布里渊散射并产生传播方向相反、频率和谱宽相同的两束激光。当光纤谐振腔发生转动时，两束激光的频率便不再相等，且两束激光的频率差与光纤谐振腔的转速正相关。根据二者的
中北大学学位论文3闭环式光纤陀螺仪则具有较高的测量精度、良好的零偏稳定性、较高的线性度及较大的测量范围，通常用于中高精度的惯性导航测量领域。（2）谐振型光纤陀螺仪（R-FOG)谐振型光纤陀螺仪的工作原理是先将激光光源产生的光波经耦合器分为两束谐振光并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，当谐振腔角速度为零时两束光的谐振频率相等，而当谐振腔转动时可以通过测量两束光的谐振频率差来获得转动的角速度，其结构原理图如图1-2所示[20]。与I-FOG相比，R-FOG具有所用光纤短、结构简单、光源稳定性好、受环境因素影响较小等优点，但是对光纤谐振腔的精密度和激光光源的要求很高也制约了它的发展。图1-2R-FOG的结构原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里渊散射型光纤陀螺仪(B-FOG)布里渊散射型光纤陀螺仪的结构原理图见图1-3。图1-3B-FOG的结构原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，经耦合器将光源发出的光分为两束并以相反的传播方向通入光纤谐振腔，入射光会在光纤谐振腔中发生受激布里渊散射并产生传播方向相反、频率和谱宽相同的两束激光。当光纤谐振腔发生转动时，两束激光的频率便不再相等，且两束激光的频率差与光纤谐振腔的转速正相关。根据二者的
【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤传感技术的应用进展[J]. 吴军玲. 甘肃科技纵横. 2017(07)
[2]光纤传感环圈骨架热应力仿真计算与实验研究[J]. 杨纪刚,毕聪志,孙国飞. 导航定位与授时. 2016(03)
[3]试论光纤陀螺技术的发展及应用[J]. 邱洪亮. 中国高新技术企业. 2016(17)
[4]基于低成本传感器的航弹组合导航算法[J]. 翟萌,贾方秀,于纪言. 兵工自动化. 2016(04)
[5]4J32芯轴式环圈骨架对光纤陀螺性能的改善[J]. 杨盛林,马林,陈桂红,张桂才,王晓丹. 中国惯性技术学报. 2016(01)
[6]光纤陀螺的发展与应用[J]. 霍雷,谢良平,谌尧周,王媛娣. 电子科技. 2015(08)
[7]用于高精度光纤陀螺的掺铒光纤宽带光源的优化[J]. 袁悦,周剑,姜润知. 光学仪器. 2015(01)
[8]基于交叉绕法的光纤环圈瞬态传热模型[J]. 于永清,王玥泽,马林,于浩,刘伯晗. 中国惯性技术学报. 2013(05)
[9]惯性技术研究现状及发展趋势[J]. 王巍. 自动化学报. 2013(06)
[10]基于椭球拟合的三轴陀螺仪快速标定方法[J]. 龙达峰,刘俊,张晓明,李杰. 仪器仪表学报. 2013(06)
博士论文
[1]原子干涉陀螺惯性测量与监控导航技术研究[D]. 张淋.哈尔滨工业大学 2019
[2]光纤陀螺仪温漂误差精密补偿方法研究[D]. 齐兵.哈尔滨工程大学 2018
[3]惯性导航辅助的无缝定位改进模型研究[D]. 谭兴龙.中国矿业大学 2014
[4]数字闭环光纤陀螺误差分析及其补偿技术[D]. 王曦.哈尔滨工程大学 2014
[5]布里渊型光纤陀螺关键问题研究[D]. 何周.哈尔滨工程大学 2011
硕士论文
[1]光纤陀螺标度因数温度特性的研究[D]. 刘晨晨.哈尔滨工程大学 2019
[2]光纤环绕制工艺优化设计[D]. 乔立军.中北大学 2017
[3]光纤陀螺温度特性分析与补偿[D]. 张春梅.哈尔滨工程大学 2017
[4]高精度光纤自动缠绕机研制[D]. 彭杰.浙江大学 2016
[5]光纤陀螺温度误差及其抑制方法研究[D]. 王玥泽.天津大学 2012
[6]干涉式光纤陀螺信号处理电路的设计与实现[D]. 阮晔锋.浙江大学 2012
[7]光纤陀螺中的Shupe误差及八极绕环技术研究[D]. 陈桂红.天津大学 2010
[8]干涉式光纤陀螺光路系统仿真及误差分析[D]. 王萌.哈尔滨工程大学 2009
[9]闭环干涉式光纤陀螺仪温度补偿技术的研究[D]. 张俊杰.燕山大学 2006
本文编号：3208670
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