光纖陀螺儀是慣性導航系統(tǒng)中用于測量載體角速率的新型儀器,具有全固態(tài)、結構簡單、生產(chǎn)成本低、測量的精度和靈敏度高等突出優(yōu)點。但是作為光纖陀螺儀中核心傳感器件的光纖環(huán)在實際應用中對于環(huán)境溫度的變化非常敏感,在變化的溫度場中會產(chǎn)生較大的零偏溫度漂移。而其與載體角速度導致的零偏漂移在光纖陀螺儀的輸出信號中無法區(qū)分從而引起測量誤差,對光纖陀螺儀的實際應用造成了很大的阻礙。本文主要針對光纖陀螺儀溫度誤差硬件補償方法中的光纖環(huán)繞法進行研究,通過分析溫度誤差的產(chǎn)生原因和抑制方法對光纖環(huán)繞法進行優(yōu)化設計,從而提升了光纖陀螺儀的測量精度和溫度性能。本文首先介紹了干涉式光纖陀螺儀的測量原理、光纖陀螺儀中非互易性誤差及抑制方法、光纖陀螺儀中各光電子器件的功能以及光纖陀螺儀的主要性能指標。然后推導出了光纖環(huán)中的shupe誤差和熱應力誤差公式,分析了影響光纖環(huán)溫度誤差的主要因素并提出改善光纖環(huán)繞法可以抑制光纖環(huán)中產(chǎn)生的溫度非互易性誤差。接著建立了以層為單位的各繞法光纖環(huán)溫度相位誤差數(shù)學模型,從理論上分析了各繞對于溫度梯度的抑制作用。并在交叉對稱繞法的基礎上提出了反交叉對稱繞法,發(fā)現(xiàn)該繞法對于徑向溫度梯度及軸向溫度... 

【文章來源】：中北大學山西省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

I-FOG的結構原理

中北大學學位論文3閉環(huán)式光纖陀螺儀則具有較高的測量精度、良好的零偏穩(wěn)定性、較高的線性度及較大的測量范圍，通常用于中高精度的慣性導航測量領域。（2）諧振型光纖陀螺儀（R-FOG)諧振型光纖陀螺儀的工作原理是先將激光光源產(chǎn)生的光波經(jīng)耦合器分為兩束諧振光并以相反的傳播方向通入光纖諧振腔，當諧振腔角速度為零時兩束光的諧振頻率相等，而當諧振腔轉動時可以通過測量兩束光的諧振頻率差來獲得轉動的角速度，其結構原理圖如圖1-2所示[20]。與I-FOG相比，R-FOG具有所用光纖短、結構簡單、光源穩(wěn)定性好、受環(huán)境因素影響較小等優(yōu)點，但是對光纖諧振腔的精密度和激光光源的要求很高也制約了它的發(fā)展。圖1-2R-FOG的結構原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里淵散射型光纖陀螺儀(B-FOG)布里淵散射型光纖陀螺儀的結構原理圖見圖1-3。圖1-3B-FOG的結構原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，經(jīng)耦合器將光源發(fā)出的光分為兩束并以相反的傳播方向通入光纖諧振腔，入射光會在光纖諧振腔中發(fā)生受激布里淵散射并產(chǎn)生傳播方向相反、頻率和譜寬相同的兩束激光。當光纖諧振腔發(fā)生轉動時，兩束激光的頻率便不再相等，且兩束激光的頻率差與光纖諧振腔的轉速正相關。根據(jù)二者的

中北大學學位論文3閉環(huán)式光纖陀螺儀則具有較高的測量精度、良好的零偏穩(wěn)定性、較高的線性度及較大的測量范圍，通常用于中高精度的慣性導航測量領域。（2）諧振型光纖陀螺儀（R-FOG)諧振型光纖陀螺儀的工作原理是先將激光光源產(chǎn)生的光波經(jīng)耦合器分為兩束諧振光并以相反的傳播方向通入光纖諧振腔，當諧振腔角速度為零時兩束光的諧振頻率相等，而當諧振腔轉動時可以通過測量兩束光的諧振頻率差來獲得轉動的角速度，其結構原理圖如圖1-2所示[20]。與I-FOG相比，R-FOG具有所用光纖短、結構簡單、光源穩(wěn)定性好、受環(huán)境因素影響較小等優(yōu)點，但是對光纖諧振腔的精密度和激光光源的要求很高也制約了它的發(fā)展。圖1-2R-FOG的結構原理Figure1-2StructureprincipleofR-FOG（3）布里淵散射型光纖陀螺儀(B-FOG)布里淵散射型光纖陀螺儀的結構原理圖見圖1-3。圖1-3B-FOG的結構原理Figure1-3StructureprincipleofB-FOGB-FOG以大功率的激光器做光源，經(jīng)耦合器將光源發(fā)出的光分為兩束并以相反的傳播方向通入光纖諧振腔，入射光會在光纖諧振腔中發(fā)生受激布里淵散射并產(chǎn)生傳播方向相反、頻率和譜寬相同的兩束激光。當光纖諧振腔發(fā)生轉動時，兩束激光的頻率便不再相等，且兩束激光的頻率差與光纖諧振腔的轉速正相關。根據(jù)二者的

【參考文獻】：
期刊論文
[1]光纖傳感技術的應用進展[J]. 吳軍玲.  甘肅科技縱橫. 2017(07)
[2]光纖傳感環(huán)圈骨架熱應力仿真計算與實驗研究[J]. 楊紀剛,畢聰志,孫國飛.  導航定位與授時. 2016(03)
[3]試論光纖陀螺技術的發(fā)展及應用[J]. 邱洪亮.  中國高新技術企業(yè). 2016(17)
[4]基于低成本傳感器的航彈組合導航算法[J]. 翟萌,賈方秀,于紀言.  兵工自動化. 2016(04)
[5]4J32芯軸式環(huán)圈骨架對光纖陀螺性能的改善[J]. 楊盛林,馬林,陳桂紅,張桂才,王曉丹.  中國慣性技術學報. 2016(01)
[6]光纖陀螺的發(fā)展與應用[J]. 霍雷,謝良平,諶堯周,王媛娣.  電子科技. 2015(08)
[7]用于高精度光纖陀螺的摻鉺光纖寬帶光源的優(yōu)化[J]. 袁悅,周劍,姜潤知.  光學儀器. 2015(01)
[8]基于交叉繞法的光纖環(huán)圈瞬態(tài)傳熱模型[J]. 于永清,王玥澤,馬林,于浩,劉伯晗.  中國慣性技術學報. 2013(05)
[9]慣性技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王巍.  自動化學報. 2013(06)
[10]基于橢球擬合的三軸陀螺儀快速標定方法[J]. 龍達峰,劉俊,張曉明,李杰.  儀器儀表學報. 2013(06)

博士論文
[1]原子干涉陀螺慣性測量與監(jiān)控導航技術研究[D]. 張淋.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]光纖陀螺儀溫漂誤差精密補償方法研究[D]. 齊兵.哈爾濱工程大學 2018
[3]慣性導航輔助的無縫定位改進模型研究[D]. 譚興龍.中國礦業(yè)大學 2014
[4]數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺誤差分析及其補償技術[D]. 王曦.哈爾濱工程大學 2014
[5]布里淵型光纖陀螺關鍵問題研究[D]. 何周.哈爾濱工程大學 2011

碩士論文
[1]光纖陀螺標度因數(shù)溫度特性的研究[D]. 劉晨晨.哈爾濱工程大學 2019
[2]光纖環(huán)繞制工藝優(yōu)化設計[D]. 喬立軍.中北大學 2017
[3]光纖陀螺溫度特性分析與補償[D]. 張春梅.哈爾濱工程大學 2017
[4]高精度光纖自動纏繞機研制[D]. 彭杰.浙江大學 2016
[5]光纖陀螺溫度誤差及其抑制方法研究[D]. 王玥澤.天津大學 2012
[6]干涉式光纖陀螺信號處理電路的設計與實現(xiàn)[D]. 阮曄鋒.浙江大學 2012
[7]光纖陀螺中的Shupe誤差及八極繞環(huán)技術研究[D]. 陳桂紅.天津大學 2010
[8]干涉式光纖陀螺光路系統(tǒng)仿真及誤差分析[D]. 王萌.哈爾濱工程大學 2009
[9]閉環(huán)干涉式光纖陀螺儀溫度補償技術的研究[D]. 張俊杰.燕山大學 2006



本文編號：3208670