一种提升空间三轴激光陀螺性能的谐振腔方案研究

针对现有空间三轴机抖激光陀螺因通道间放电耦合引入了零偏误差导致陀螺性能损失的问题,提出了一种高精度空间三轴谐振腔改进设计实现方案.该方案从空间三轴激光陀螺与单轴激光陀螺放电系统的差异出发,分析了空间三轴激光陀螺不同放电状态引入零偏误差的机理,明确了高精度空间三轴激光陀螺各通道的放电电流控制需求.同时,分析结果表明,减小通道间的放电耦合可降低该型陀螺的零偏耦合误差项,因此需对空间三轴谐振腔进行放电结构的去耦合优化设计.最后,针对提出的空间三轴谐振腔改进设计方案,开展了陀螺性能试验验证,试验结果表明,空间三轴机抖激光陀螺的精度提升了5.7％以上.     

空间三轴激光陀螺双通道调腔技术研究

反射镜的复用减小了空间三轴激光陀螺的体积,但也增加了其调腔难度。传统调腔技术沿用单轴激光陀螺的调腔模式对空间三轴激光陀螺进行调腔,步骤复杂且耗时较长。针对此问题,结合空间三轴激光陀螺的结构特点,分析了传统调腔技术效果欠佳的原因,并提出了一种双通道调腔技术。最后搭建了实验样机,利用双通道调腔技术对空间三轴激光陀螺进行调腔,并与传统调腔技术进行了对比。结果表明,在相同失准误差的要求下,利用双通道调腔技术可使空间三轴激光陀螺的调腔时间减少约70%。     

激光陀螺速率偏频系统的分析研究

针对速率偏频激光陀螺的应用,从系统角度对激光陀螺速率偏频系统中存在的特有问题,诸如速率偏频三轴激光陀螺输出的调制方程、角速率解调的条件方程以及有关参量的精度、偏频速率的选择、偏频台回转加速度的确定、偏频台回转定位等方面进行了研究探讨,并通过比较提出了“偏频台导航系统”的方法,利用此方案能降低系统设计要求,提高系统导航精度。     

机抖激光陀螺稳频电路发展综述

激光陀螺作为惯性系统的核心器件之一,其性能的优劣直接影响惯性系统的精度.目前激光陀螺的性能提升主要得益于相关电路方面的改进.而稳频电路作为激光陀螺控制电路的重要组成部分,其对激光陀螺的性能起到至关重要的作用.本文主要研究了二频机抖激光陀螺稳频电路的研究进展情况,介绍稳频电路的发展历史及趋势,概括了其工作原理及实现方式,...     

基于空间三轴激光陀螺的恒速偏频寻北技术

激光陀螺特有的闭锁效应使得其在应用中必须采取偏频去锁的方法,速率偏频技术可以有效降低激光陀螺随机游走误差,提高测量精度。基于空间三轴激光陀螺自身特有的三轴正交斜置特性,采用恒速偏频方法,通过建立新的系统误差方程,引入刻度系数误差状态量,采用卡尔曼滤波方法实现了系统的高精度寻北。这种初始对准方法对准速度快,对准精度也有较大提高,5min寻北精度能达到90″(3σ)。     

激光陀螺应用中压电陶瓷灵敏度与歪扭的检测

压电陶瓷灵敏度的大小会直接影响激光陀螺的稳频。为了有效地稳频，提高陀螺性能，必须对压电陶瓷进行筛选。本文给出测量灵敏度及歪扭的大小、方向的原理方法。系统的中灵敏度的测量部分为一四通道Twyman-Green干涉仪。动态歪扭测量部分是利用歪扭造成激光光斑在四象限光电管上偏离，由各象限差动电压来得到其大小和方向。方法理论上能测出高达百分之一波长量级的压电陶瓷厚度变化和千分之一角秒量级的动态歪扭变化。     

基于陀螺系的速率偏频惯性测量组合标定方法

激光陀螺速率偏频技术既解决了激光陀螺锁区的问题，避免了机抖偏频频繁过死区而产生的随机游走等误差，同时结合了旋转调制技术积分平均对消惯性器件常值零偏的优点。在工程实际中发现，由于速率偏频系统独有的倾斜安装方式，常规标定方案无法实现对激光陀螺标度因数的精确标定。提出了一种新的基于陀螺系的标定方法，相比于常用的以加速度计敏感轴为基准的标定方法，激光陀螺敏感轴具有相对较低的温度敏感性，既能够提高长时间工作条件下空间姿态基准的稳定性，又能保证激光陀螺安装角和标度因数的逐次标定精度。最后，通过试验数据分析简单阐明了常规标定方法存在的问题，利用7个月内的4次标定试验验证了所提出的标定方法的有效性。结果表明，激光陀螺安装角标定重复性优于4.3″，标定因数重复性优于4×10-6。     

空间三轴激光陀螺现状与展望

空间三轴激光陀螺作为激光陀螺技术集成创新的典型代表,已充分展现出优越的综合性能。为全面了解和掌握空间三轴激光陀螺技术发展现状,本文梳理了空间三轴激光陀螺原理与组成、主要特点、关键技术和研究历程,分析了国外主要研究机构、典型产品型谱及应用现状,从中可见空间三轴激光陀螺在国外已经非常成熟和广泛应用。针对国内发展现状和存在的差距,提出了后续发展建议,为我国激光陀螺技术发展及产业化提供了参考。     

基于稳频电路的差动控制系统研究

本文从理论上说明背向散射与锁区的关系,给出了如何减小背向散射对激光陀螺影响的方法。利用该原理设计了基于稳频电路的差动控制系统,并对其进行了试验验证,得到了良好的试验结果。为进一步进行差动控制的试验提供了参考依据,也为稳频系统电路设计提供了改进方向和依据。     

激光陀螺的调腔方法研究

本文对激光陀螺的调腔技术从理论上进行了探讨，在此基础上对如何获得好的拍频进行了分析。陀螺的调腔精度影响陀螺的锁区、出光阈值和零漂，而调腔精度直接与激光陀螺的光学拍频相关，因此如何获得高质量的拍频信号是调腔的关键。由于基模拍频是由陀螺腔长与入射激光波长的关系决定的，即满足L=qλ时最强，L=(q 1/2)λ时最暗。所以可以调节激光陀螺腔长L或调节基准激光的波长λ来满足以上关系式。本文对如何进行上述调节进行了探讨。     

激光陀螺稳频测试技术研究

本文研究了机抖激光陀螺稳频系统性能测试的两种新方法：压电扫频和光强扫频。通过两种方法实现对稳频抓卡系统进行动、静态测试,描绘出稳频系统在工作频率段（5KHz~18KHz）范围内的谐振峰特性曲线。试验结果表明,两种方法,尤其是光强扫频,更具有实际操作性,有助于稳频电路调试参数的选择,从而有效的避开谐振峰,提高激光陀螺工作的稳定性及环境适应性,也为稳频系统电路设计提供了改进方向和依据。     

激光陀螺捷联惯组角动态误差分析及其抑制方法CSCD

二频机抖激光陀螺捷联惯组在高动态载体上的角动态误差日渐成为影响其应用精度提升的重要因素。针对此问题,从各陀螺抖动耦合激励惯性敏感器本体组件圆锥运动产生误差,以及载体过载、振动环境引起陀螺敏感轴弯曲变形摆动产生单表级圆锥误差两个方面,对激光陀螺动态误差进行了理论分析。结合工程应用实际情况,分别对两项误差进行计算和仿真,得出理论误差可达0.01(°)/h以上,必须进行抑制的结论。根据误差产生机理,总结了合理配置各陀螺抖动频率和提升陀螺敏感轴弯曲刚度以抑制其弯曲变形的措施,并给出了抑制效果,可为提升激光陀螺捷联惯组角动态精度提供参考。     

一种激光陀螺闭锁阈值的测试方法研究

闭锁效应是二频机抖激光陀螺的最重要误差,其主要来源于光路中的背向散射。通过对自洽场方程组的分析,给出了光强与频差的表达式,继而得到一种新的闭锁阈值测试方法。通过搭建相关测试系统,并对比传统的转台渐进降速测试的闭锁阈值,结果表明新方法得到的测试值与陀螺实测精度具有更好的吻合性,这对预估和分析激光陀螺性能具有较好的指导意义。     

激光陀螺机械抖动偏频对等效转动矢量姿态计算的影响

研究了激光陀螺机械抖动偏频影响等效转动矢量姿态计算精度的机理。用双子样N次迭代算法推导了载体实际姿态角运动与机械抖动发生谐振时产生的姿态计算误差项,指出其误差作用机理与惯性导航比力方程计算中划摇误差的相似性。针对三轴激光陀螺共一个机械抖动轴和3个单轴激光陀螺构成惯性组合两种情况进行了讨论。根据对静态条件下惯性组合中激光陀螺采样信号的功率谱密度分析,指出当采样频率较低时,会产生与抖动有关的低频周期分量,与低频的载体姿态运动谐振将产生姿态计算误差,应尽量提高采样频率及等效转动矢量计算频率。     

环形激光陀螺的新发展

由于环形激光陀螺(RLG)在航空航天和其他领域中的应用越来越广,其生产量将进一步增长,各公司针对不同性能范围和不同应用场合开发出了一些新的激光陀螺设计方案.这些研究主要体现在以下三方面.磁镜偏频小型激光陀螺所谓“磁镜”方案,即利用横向克尔效应,使照在磁镜上的一束激光相位超前,其反向光束相位滞后,从而造成相位偏移.这是一种依靠纯粹光学代替抖动机电机构的偏频方案,可使激光陀螺真正成为无活动件的全固态装置,     

建立不等式约束条件提高三轴一体光纤陀螺装配合格率

共用光源的三轴一体光纤陀螺组件装配后,三轴光路探测器接收的光功率会存在差异,若差异较大导致注入电流超过规定值,则认为装配失败.针对当前缺乏有效的手段确保其装配合格率,根据光源光功率与注入电流的关系、现有光学器件的技术水平,建立了光路损耗不等式约束条件,给出了产品调试成功与否的区域.在装配过程中,引入了全光路检测设备进行光路参数检测,可提早发现并解决光路损耗异常的部件.实验表明,通过事先建立不等式约束条件,三轴一体产品的合格率由75％提高到98％,常温下零偏稳定性优于0.005(°)/h(100s,1σ),满足任务要求.该方法为同类产品的生产提供了一定的指导意义.     

压电陶瓷驱动电源及其在激光陀螺扫模中的应用

对压电陶瓷微位移器驱动电源与环形激光陀螺腔长调节原理进行了分析 ,在此基础上 ,设计了微机控制 0～ 30 0 V电压连续可调压电晶体驱动电源 ,并将其应用于自行设计的环形激光陀螺自动扫模系统。实验获得的扫模曲线表明 ,该驱动电源能够满足环形激光陀螺扫模系统的要求     

激光惯组结构系统陀螺抖动性能确定方法与应用

当二频机抖陀螺相对于其安装基座的抖动幅度较小时,偏频技术不能很好消除锁区的影响,陀螺精度将降低,甚至停止抖动失去功能。激光陀螺抖动性能与结构密切相关,给出了激光惯组箱体减振器本体抖轮陀螺体系统的激光陀螺抖动多体动力学模型及关键参数识别方法,能够根据激光惯组的结构、减振设计方案计算陀螺抖动性能,进而选取合适参数及结构布局解决激光惯组系统陀螺抖动效率差的问题。最后,通过型号实际问题分析验证了该方法的准确性及工程实用性。     

连续旋转下陀螺敏感轴偏移误差标定与补偿

激光捷联惯导因其具有良好的短期精度和稳定性等优势而被装备在武器、飞机等领域。针对连续旋转下机抖激光陀螺敏感轴偏移造成导航精度下降的问题,建立了机抖陀螺敏感轴偏移误差模型,利用陀螺有限元仿真结果完善该模型。提出了一种标定方法,该方法通过一种新的位置编排方案对6个敏感轴偏移误差进行充分激励,并用Kalman滤波估计出误差参数。仿真试验表明,该方法可以准确标定出敏感轴偏移误差参数。实物试验表明,补偿敏感轴偏移误差后,惯导系统在动态环境下的速度误差减少了80%以上。该标定与补偿方法能提高惯导系统动态导航精度,具有一定工程价值。     

双闭环兰姆凹陷激光稳频方法

兰姆凹陷稳频激光器环境适应能力较差、在环境温度变化时容易失锁的问题,主要是由于环境温度波动导致的激光器腔长变化超出了压电陶瓷的调整范围。本文提出将兰姆凹陷稳频技术与热稳频技术相结合的方法,利用附加的温度控制系统补偿环境变化造成的激光器管壁温度变化,使工作过程中激光器腔长基本保持稳定,从而保证激光器谐振腔长变化不超出压电陶瓷的补偿范围。试验表明,所用方法解决了兰姆凹陷稳频激光器容易失锁的问题,提高了激光器的环境温度适应性,为兰姆凹陷稳频技术在工业现场的应用创造了条件。