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光纤陀螺的噪声及其实验分析

一、引言极为重要。偏纵片制器 图1是FOG一1 10一I全光纤陀螺示意图,其信号处理是采用二次谐波调制闭环检测方案。如果给此T位相调制器加上调制信号价,cos。,t+价:cOSZ。。t,则光路中产生的位相差可以零化光纤陀螺仪因旋转所产生的Sagnac相移价R。光纤陀螺仪的动态偏置与价,有关,补偿Sagnac相移的量与功:有关。本文在分析光纤陀螺各种噪声机理的基础上,着重分析了这种二次谐波调制方案中由激光器和PZT位相调制器产生的两种强度噪声。这种噪声的存在必将对高灵敏度的光纤陀螺性能加以限制。因此,噪声分析对提高系统性能探侧器泣褪谈韧屯子图1二、光纤陀螺仪的 噪声源分析为了提高光纤陀螺仪的灵敏度和实用特性,除了各种元器件选择及组装优化外,对系统中的各种噪声源的抑制也是一大关键。下面简要分析一下光纤陀螺仪的主要几种噪声源。 1.环境噪声 光纤陀螺是一种以光纤圈为敏感元件的光纤传感器,它对环境因素的变化极为敏感,突出的是环境温度及磁...  (本文共5页) 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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高精度光纤陀螺光源强度噪声抑制技术的研究

超荧光掺铒光纤光源具有波长稳定性好、光谱宽度宽和输出功率高等优点,成为高精度光纤陀螺的首选光源。高的输出功率可以提高陀螺信号的信噪比,降低陀螺角随机游走系数。但光强增加到一定程度,陀螺信噪比将由掺铒光纤光源的强度噪声决定,不会再随光功率的提高而提高。为了进一步提高光纤陀螺的精度,必须抑制光源强度噪声。本课题首先从理论上分析了掺铒光纤光源强度噪声的产生机理,然后分别采用光强外调制法和数字电路相减法抑制光源强度噪声,以求达到提高光纤陀螺精度的目的。本课题所做的工作主要有以下几个方面:首先,从光的发光机理出发,分析了原子的自发辐射、受激辐射和受激吸收,建立了原子跃迁的三能级系统和四能级系统模型。接着对掺铒光纤的三能级系统和掺铒光纤光源的基本构成进行了详细分析,在此基础上分析了影响光源强度噪声的各种因素。然后,详细分析了集成光学强度调制器的光强调制原理以及性能参数指标,设计了光强外调制系统的反馈控制电路,并对结构参数的确定方法进行了细致...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

国防科学技术大学
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光纤陀螺闭环控制与温度补偿技术研究

光纤陀螺是一种新型的角速度传感器,具有精度高、体积小、功耗低、动态范围宽以及可靠性高等优点,在导航与制导、大地测量、卫星定位、机器人控制等诸多领域有着广泛的应用前景。高精度和低成本是未来光纤陀螺发展的主要方向,而温度特性是当前制约高精度光纤陀螺工程化的主要原因。本论文来源于某武器装备预研项目,主要解决运用于捷联惯导系统的光纤陀螺在全温度范围内漂移特性不好的难题,论文主要的工作和结论体现在以下几个方面:1.通过研究光纤陀螺的基本原理,对陀螺输出漂移产生的原因进行了深入分析,并对目前抑制光纤陀螺输出漂移的相关技术进行了比较研究。2.在深入分析数字闭环光纤陀螺的基本结构和工作原理的基础上,建立了系统的动态模型。为了消除系统输出的稳态误差、提高其动态性能,提出了在闭合回路中加入基于不完全微分PID算法的数字控制器,设计实现了一种控制器参数的自适应调整方法,并对控制效果进行了仿真验证。3.在深入分析光纤陀螺温度漂移机理以及大量高低温环境实...  (本文共78页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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光纤捷联惯性组合导航系统建模及滤波技术研究

我国国防事业的迅速发展,对现代高性能飞行器的应用效能提出了更高的要求,如何提高飞行器的导航精度已成为导航领域研究的热点和关键。本文以提高现代高性能飞行器组合导航系统精度为目的,对高精度光纤捷联惯性组合导航系统相关技术进行研究,分别从惯性传感器误差的分析和补偿,以及组合导航系统滤波算法的改进这两个方面进行研究。陀螺是惯性导航系统的核心元件之一,其输出噪声直接影响惯导系统的精度。本文对光纤陀螺信号的去噪算法进行了研究。首先提出了小波动态阈值去噪算法,根据小波分解后各频带噪声分量的不同选择动态阈值对信号进行处理,能够有效地提高陀螺输出信号的精度。其次,研究了基于伪Wigner-Ville分布基本理论的时频峰值滤波算法,并此基础上提出了自适应时频峰值滤波算法,设计了自适应的伪Wigner-Ville分布最优窗长获取准则,通过局部峰值搜索实现编码信号的瞬时频率估计,进而还原有用信号,实现了减小噪声和增强有用信号的目的。此外,本文对陀螺随机...  (本文共142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>>

南京航空航天大学
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光纤陀螺随机误差的处理技术及其应用

光纤陀螺是一种新型的全固态惯性仪表,以其独特的优点在越来越多的场合应用。但是光纤陀螺的测量误差一直是影响光纤陀螺和捷联惯导系统精度的主要因素。因此建立光纤陀螺的精确误差模型,利用误差补偿算法对陀螺输出信号进行处理,成为提高光纤陀螺测量精度和光纤捷联惯导系统精度的重要手段。论文在对光纤陀螺的工作原理、误差表征分析的基础上,总结了光纤陀螺关键性能指标及测试方法,并对实际光纤陀螺进行了较全面的性能测试,通过Allan方差分析法有效地确定光纤陀螺的主要随机噪声源及噪声系数,为后续研究提供理论依据和分析方法。随后论文研究了估计光纤陀螺随机误差参数的方法,分析了光纤陀螺随机误差的相关性,利用相关分析与ARMA模型,提出了一种可以准确估计高斯白噪声和一阶马尔可夫噪声参数的有效方法。该方法不需要白噪声的先验知识,适用于噪声混合的情况。该方法可为光纤陀螺在惯性导航中的应用提供较为精确的随机误差模型参数,具有重要的工程应用价值。同时,论文研究了光纤...  (本文共86页) 本文目录 | 阅读全文>>