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光纤陀螺的温度试验及温度补偿方法研究

Sagnac效应[1]作为一个奇特的物理学现象,很少受到关注.直到1967年,P ircher和H epner提出了光纤陀螺,后由V ali和Shorth ill于1976年通过实验演示,从此以其固态结构所具有的独特优势,引起科技界的注目.对于工程化要求的光纤陀螺,为适应各个领域的应用,一般要求光纤陀螺具有较宽的工作温度范围,可以在不同温度环境下正常工作.但是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、耦合器等对环境温度的变化比较敏感,导致光纤陀螺的主要性能参数零偏及零偏稳定性受环境温度变化的影响而变差;标度因数的线性度及对称性也严重恶化.基于以上原因,对光纤陀螺主要构成器件进行温度特性理论分析和试验研究,并对陀螺输出进行温度补偿,提高光纤陀螺在全温度的范围的输出精度已经成为克服光纤陀螺工程化应用障碍的必要手段.数字闭环光纤陀螺采用以多功能Y波导为核心的全保偏方案[2,3].图1(P377)为数字闭环光纤陀螺原理框...  (本文共4页) 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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高精度光纤捷联惯导系统温度误差建模与补偿技术研究

光纤捷联惯导系统具有无转动部件的全固态结构,动态范围大、能耗低、抗冲击能力强、体积小、无启动过程、寿命长等突出优点,已被广泛的应用于航空航天、武器导航、机器人控制、石油钻井及雷达等领域。在实际应用中光纤捷联惯导系统受工作环境温度影响导致精度降低,本文以某光纤捷联惯导系统参加“导航专项定位试验”为背景,展开温度误差建模与补偿技术的研究。论文从光纤陀螺温度特性的原理入手,分析惯导系统内部热量源分布特征,确定各热量源对惯性器件的影响方式及影响效果;配置温度传感器,以期获得的温度输出能够真实反映惯性器件的温度变化,使两者在相关量变化上具有一致性;分析惯导系统各标定参数的温度特性,确定各类参数的补偿模式,作为温度误差建模的依据。设计“静态+动态”的综合温度补偿方案,确定静态模型与动态模型之间的衔接方式,确定应用于动态温度补偿的温度相关项,并判定综合补偿方案的效果,将温度补偿方案设计成一个程序模块,加入到导航测试软件中,进行导航验证。在第一...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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光纤陀螺温度补偿技术研究

本课题是以教研室自主研发项目“光纤陀螺捷联惯性导航系统(Fiber-Optic Gyroscope Strapdown Inertial Navigation System)”的研究为背景的。温度漂移是影响光纤陀螺仪精度的主要因素,本文旨在研究光纤陀螺仪温度漂移的成因、规律及补偿方法。首先,论文通过研究光纤陀螺仪的工作原理以及光纤陀螺仪各主要光学器件的温度特性,确定了引起光纤陀螺仪温度漂移的主要因素,并给出了温度误差模型形式。在理论分析的基础上,通过大量实验,了解了光纤陀螺仪在各种温度环境下的漂移情况。根据对实验数据的处理,得到了光纤陀螺仪温度漂移的数学表达式,并提出了两种光纤陀螺仪温度误差的补偿方法。一种是多元多项式温度补偿,另一种为神经网络温度补偿方法。前者简单方便,可以运用到工程实践中,而神经网络由于其网络的复杂性,暂时还不能运用到实践中,但其是一种很好的解决非线性问题的方法,实际问题有待于更进一步的解决。最后文章通过仿真...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

《压电与声光》2018年02期
压电与声光

基于光纤陀螺温度漂移误差补偿方法研究

0引言温度是影响光纤陀螺精度的一个重要因素[1],由于所用光纤陀螺在输出脉冲数的同时都提供了内部温度输出,可研究温度和零位偏移之间的关系[2]。工程中常用的工作温度为-40~60℃,在变温过程中,需要尽量减小温度对陀螺产生的影响,因此,有必要采取一定的措施(包括软、硬件)控制或补偿温度误差。软件上,光纤陀螺温度漂移模型很多,如IEEE标准光纤陀螺输出模型、线性模型或多项式模型、神经网络模型、小波网络逼近、模糊逻辑及受控马氏链模型。在工程应用中,由于光纤陀螺所在的系统对实时性要求较高,一般采用数字信号处理/现场可编程门阵列(DSP/FPGA)做解算的芯片,计算复杂的模型不利于工程化实践。硬件上,通常使用结构改进或增加控温装置等方式,但实现中从硬件上补偿常受到工艺生产技术等方面的制约,较难应用于实际的产品中。因此,本文考虑从软件系统层面补偿,选用合理的多项式模型来对陀螺输出进行建模,有效的减小温度带来的系统误差。1温度对光纤陀螺的影...  (本文共3页) 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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高精度光纤捷联惯性导航系统初始对准

高精度光纤捷联惯性导航系统正广泛应用于军民领域,初始对准作为捷联惯性导航系统的关键技术,其精度将直接影响捷联惯导的导航精度,提高初始对准精度是研发高精度光纤捷联惯导系统的必经之路。提高初始对准精度的关键技术在于精确的系统误差模型研究和合理的误差状态估计与补偿方法研究。国内对初始对准技术研究主要集中在误差状态估计与补偿方法上,对于初始对准过程中针对温度、振动、环境干扰等误差因素的分析较少。本课题主要研究初始对准过程中惯性器件的温度误差补偿模型、光纤陀螺随机漂移模型、重力扰动模型等误差模型,在考虑以上误差模型的基础上分别设计初始对准方案,验证初始对准过程中补偿这些误差提高初始对准精度。针对初始对准过程中惯性器件的温度误差,进行了温度特性试验,发现常温冷启动过程中光纤陀螺受温度影响不大,石英挠性加速度计需要进行温度补偿,根据加速度计不同的温度特性设计补偿算法,设计考虑温度补偿的初始对准方案,验证温度补偿对于初始对准的影响,发现进行温度...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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干涉式光子晶体光纤陀螺关键技术研究

光子晶体光纤陀螺(Photonic crystal fiber optic gyroscope,PFC-FOG),即用光子晶体光纤取代单模和保偏光纤是一个非常有潜力的方案,正逐渐成为当前及未来解决光纤陀螺的温度稳定性、磁敏感性和噪声等问题的研究热点和有效方法。论文以光纤陀螺的环境误差(温度、振动、磁场等)漂移误差问题为切入点,围绕提高干涉式光子晶体光纤陀螺(PFC-FOG)的性能和环境适应性展开相关技术研究,论文主要包含以下方面:(1)论文首先介绍了Sagnac效应,并阐述了光纤陀螺的工作原理,提出PCF-FOG整体结构设计与理论模型建立,最后在对光纤陀螺各个模块分别建模的基础上对整个光纤陀螺系统进行了数字建模,为后续PCF-FOG误差分析做好铺垫;(2)根据光源共享的三轴PCF-FOG方案,提出了保偏光子晶体光纤陀螺的整体结构,对零偏环境误差进行分析,分别建立温度、振动及法拉利漂移模型,采用时域有限差分(FDTD)法对温度场、...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>