光纤陀螺标度因数温度误差分析与补偿

光纤陀螺在大角速度应用时,标度因数误差超过偏置漂移误差成为主要误差源。分析了引起数字闭环光纤陀螺标度因数温度误差的原因,推导出了标度因数温度误差数学表达式,并对各温度敏感参数进行了温度性能测试。使用第二闭环控制补偿了反馈通道增益的温度漂移,证明了第二闭环控制精度对标度因数的影响至多是一个三阶小量。测量了不同输出角速率和不同温度时陀螺输出误差值,用一阶多项式和三阶多项式建立了它们的关系。建立了一个双输入、单输出标度因数温度补偿模型,利用最小二乘误差准则计算出模型系数。在-25℃～60℃温度范围内,采用本文提出的控制和补偿方法可将光纤陀螺标度因数误差减小到100×10-6以下,并使标度因数非线性度小于50×10^-6。     

基于多元线性回归模型的光纤陀螺温度误差建模

在-40℃～60℃温度范围内测试了数字闭环光纤陀螺的标度因数、偏置和噪声,基于对测试 数据的分析指出,零偏稳定性大于0.3°／h的光纤陀螺的温 度误差主要来源于标度因数误差和偏置误差。利用逐步回归法分析了零偏与温度、温度梯度 之间的线性关系和标度因数与温度之间的线性关系,建立了零偏误差和标度因数误差的多元 线性回归模型。在模型中引入到达探测器的光功率作为新变量,提高了标度因数模型精度, 并使计算量减小40％。建模结果表明,标度因数误差回归模型的残差均方(RMS)达到1
(bit／(°／s)) 2,偏置误差回归模型的残差均方达到0.067(°／h) 2。     

一种卫星微角振动高精度测量方法

卫星微振动引发的结构微角振动限制了高精度卫星指向精度和姿态控制稳定性,因此有必要对其进行在轨测量。为准确测量卫星结构微角振动,文章在对比不同的测量方法后,提出了一种基于磁流体动力学(Magnetohydrodynamics,MHD)微角振动传感器的卫星结构微角振动高精度测量方法,并针对由动量轮引起的有效载荷微角振动的特性,进行了仿真和试验验证。试验结果表明,其测量精度满足现阶段卫星控制的要求。此方法能为卫星扰动源的定位及卫星的主动减振反馈提供依据。     

陀螺标度因数与输入轴失准角解耦测试研究

基于小角度近似的传统陀螺仪测试方法,不再适用于MEMS陀螺仪标度因数和输入轴失准角的测试。通过研究陀螺标度因数与输入轴失准角之间的耦合关系,提出了解耦测试原理,建立了严格的数学模型,针对该原理设计了解耦测试设备和方法;应用有约束多元非线性最小二乘问题解法实现了解耦解算。解耦原理计算机仿真和模拟MEMS陀螺仪的半物理仿真结果均表明,该方法能精确实现测试参数的解耦,解耦精度不受输入轴失准角大小的影响。本方法优于传统方法,尤其适用于大输入轴失准角的MEMS陀螺仪。     

速率捷联惯导系统陀螺仪误差分段补偿技术研究

分析标度因数误差补偿的必要性和可行性,提出了对陀螺按照角速度 大小分段进行标定比例系数的方法,以补偿由于角速度变化而引起的陀螺标度 因数误差。通过计算机仿真验证了误差补偿方法的正确性,为实际应用提供了 理论依据。     

带有补偿电路的互换性硅压力传感器

该文介绍硅压阻式压力传感器。利用多晶硅电阻元件补偿温度影响,该传感器工作范围广,有互换性,兼具多种优点。掺入硼杂质,调节温度系数和灵敏度等重要参量。硅片处理包括615℃时用LPCVD法形成多晶硅;两次掺硼;950℃氮中老化30分钟;湿法制作图案。给出特性参数。工作温度-30～+125℃,满刻度输出7.5mV/V。     

惠斯通电桥式压力传感器温度补偿电路设计

基于惠斯通电桥式压力传感器桥阻随温度变化的特性,电路设计通过利用桥阻随温度变化、桥路电压也随之改变的特性,完成对压力传感器的温度补偿。针对压力传感器灵敏度正温度系数-零位正温度系数、灵敏度正温度系数-零位负温度系数、灵敏度负温度系数-零位正温度系数、灵敏度负温度系数-零位负温度系数这四种情况进行补偿电路设计,并对传感器灵敏度温度补偿部分电路进行公式推导,选择合适的电路参数。计算结果表明,电路补偿达到理想效果。     

灵敏度温度自补偿薄膜压力传感器的研制

溅射薄膜压力传感器具有长期稳定性好、耐高温等优点,但是由于受弹性体材料自身特性的影响,传感器的灵敏度温度误差大,大约在1.5×10-4~2×10-4/F.S℃,是导致传感器测量误差大的原因之一。在弹性体上设计加工灵敏度温度补偿电阻,使应变电阻和灵敏度温度误差补偿电阻可以在同一时间感受温度,比在后续电路上进行温度补偿,温度响应快。对灵敏度温度自补偿压力敏感元件进行设计与研制。实测结果表明,采用灵敏度温度自补偿工艺技术的敏感元件,灵敏度温度误差较小,可以控制在0.25×10-4/F.S℃以下,传感器的温度性能得到了提高。     

航天器在轨微振动测量单元设计及地面标定技术

针对航天器在轨微振动环境测量,文章分析了微振动的来源及其对空间科学实验和对地成像载荷的影响,设计了典型微振动测量单元,提出了微振动测量单元标度因数和偏值的地面标定方法,利用精测设备进行了地面测试验证,结果表明微振动测量单元各轴测量误差小于5×10~(-3)g0,验证了微振动测量单元的设计和地面标定方法的正确性。     

闭环光纤陀螺的温度补偿

为使全数字闭环光纤陀螺在全温度(-40～+65℃)范围内的性能保持一致,采用了控制光源以稳定光功率和波长,以及对集成光器件进行温度补偿两种技术措施。试验结果表明,研制的光纤陀螺在全温度范围内,标度因数和零偏的温度灵敏度分别小于2×10-5℃-1、0.008(°)/(h·℃),达到了中等精度光纤陀螺的要求。     

楔面转折角对高超声速进气道不起动/再起动特性的影响(英文)

不起动/再起动是高超声速进气道重要的流动现象,其影响进气道的工作范围和再起动能力.针对这一问题,对一系列不同楔面转折角的混压式进气道进行了二维流场数值模拟,从流体运动稳定性的角度分析了高超声速再起动过程的流动特征,给出了以流量系数表征的不起动/再起动特性.分析了楔面转折角变化对高超声速进气道不起动/再起动特性的影响,得到了来流起动马赫数、再起动马赫数和滞环宽度随楔面转折角的变化规律.     

静电悬浮加速度计的地面重力倾角标定方法

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头（飞行件）需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采用传统的静态标定法确定模型方程各参数。必须采取技术措施使得三阶非线性系数可以忽略,才能在专用摆台上用动态标定法大致判断标度因数和检验成对加速度计模型方程各参数的一致性,用电模拟法得到二阶非线性系数。对动态标定法,提出了防止频谱泄漏和幅度谱中压低噪声干扰幅度的措施。对电模拟法,用实例给出了具体实施方案和效果。
     

两条流体力传递途径下涡轮泵壳体振动特性

液体火箭发动机涡轮泵内非定常流体力主要通过流体—壳体以及流体—转子—支承—壳体两条传递途径激励壳体发生振动,对发动机的安全可靠性造成威胁。为获得流体激励下涡轮泵壳体振动特性,建立了两条流体力传递途径下涡轮泵壳体振动响应定量预测方法,利用发动机热试车结果对预测方法的精度及可靠性进行了验证。在此基础上获得了不同途径下涡轮泵壳体的振动特性。结果表明:所建立的涡轮泵流体激励壳体振动预测方法能够较好地预测壳体振动响应主导频率及幅值,主频幅值误差小于13.85%;壳体的最大振动能量源自于泵内动静干涉非定常流动与壳体结构之间的相互作用;流体—壳体途径是涡轮泵流体激励壳体振动的主要来源,其引起的壳体振动响应幅值相比流体—转子—支承—壳体传递途径大2个量级以上。     

氧气/煤油发动机燃气热物理参数及输运系数计算

为了给氧气/煤油发动机设计和热防护设计提供必要的设计参数,针对氧气/煤油燃气进行热力学计算。运用吉布斯最小自由焓计算模型得到燃气平衡组成,通过拟合公式的方法得到燃气的热物理参数及输运系数。通过计算,得到氧气/煤油燃气的组分及比焓、密度、比熵、粘性系数等热物理参数和输运系数随温度和压力的变化特性。分析结果表明:水离解对氧气/煤油燃气组分变化存在显著影响,压力增大会导致水离解起始温度升高;氧气/煤油燃气比焓、比熵、定压比热、粘性系数、热传导系数变化在温度较低时受压力影响较小,当水开始离解后,压力的影响显著增强;组分在燃气中的扩散系数同时受到了温度和组分摩尔分数的影响;燃气普朗特数变化受热传导系数变化的影响较大,水离解后,热传导系数的迅速增大使燃气的普朗特数迅速减小。     

一种低频信号改善电路的设计与验证

为了解决传感器输出信号低频信号幅度比其他频段信号低的这一缺点,设计制作了一种低频信号处理电路,该电路分为两支路,分别为低频信号处理电路及全频带信号放大电路.其中低频信号处理电路主要对信号进行了放大、滤波、噪声抑制与移相等操作,在该信号将低频信号处理完成后,通过求和电路叠加至全频带放大电路中,从而完成了对低频信号的改善.本文以MHD角速率传感器作为实验对象,低频信号处理电路针对10Hz以下频段信号进行处理,最后电路实验结果为:相比较于放大电路直接放大而言,可以对3至10Hz的信号有0至4dB的提升,整体信号幅度在10dB以上,但是在部分频段由于两支路相位差的原因导致信号幅度没有提升.根据结果分析可知,该电路可以有效地将MHD角速率传感器的低频信号幅度提升,从而提高传感器在10Hz以下的灵敏度,然而其缺点是会因为两支路相位差影响信号幅度的提升水平.     

NTC技术在微动同步器标度因数的温度补偿中的应用

了微动同步器结构原理，用数学方法找出了温度对其标度因数产生影响的主要原因，温度对激磁线圈的铜阻有影响，从而最终将影响输出电压的大小，针对这一主要原因，采用ＮＴＣ物理方法进行补偿，取得了很好的实际效果。     

真实气体效应对MSL火星进入气动特性的影响研究

探测器超高速进入火星过程的高温真实气体效应对飞行稳定性和防热系统影响极大,需要在初步设计阶段对探测器的气动力热特性进行精确预测。文章构建了采用流场直角与表面非结构混合网格以及网格自适应的直接模拟蒙特卡洛方法,模拟稀薄环境高温真实气体效应的依赖于温度的多原子分子振动激发和8组份54化学反应模型。通过计算"火星探路者"外形气动力系数随攻角的变化,并与文献提供的计算结果对比,有较好的一致性,验证了该文算法的可靠性。文章模拟了"火星科学实验室"在火星大气环境70km高度、进入速度为5.85km/s下的高温真实气体效应对气动力、气动热和流场特征的影响。通过与完全气体计算结果对比,表明高温真实气体效应影响下的激波脱体距离减小,表面热流降低,轴向力系数增加、配平攻角减小、压心位置随攻角变化显著。     

基于MEMS加速度计的快速反射镜复合控制

设计研制了基座含MEMS加速度计的两轴快速反射镜样机,底部的两组MEMS加速度计测量干扰形成控制前馈,用自适应方法调节前馈系数,从而增强抑制角振动能力。样机的仿真和实验结果显示,静态精度优于1″、小信号带宽高于200Hz。仅转角反馈PID回路工作时对基座振动引起的角振动抑制-42.8d B,增加MEMS加速度前馈回路后达到-47d B。     

低温流体闪蒸喷雾研究

为了研究低温流体闪蒸喷雾特性,建立了低温流体闪蒸计算模型,并通过试验进行了验证。在欧拉-拉格朗日框架下采用CFD-DPM方法模拟了闪蒸过程的气-液两相流场。研究表明,在闪蒸喷雾形态和温度分布特性方面,数值模拟与试验结果吻合。低温流体喷入低压环境后,在喷嘴出口附近便发生剧烈的闪蒸现象,呈现出巨大的喷雾角,并且喷雾温度急剧下降至环境压力对应的饱和温度;在喷嘴出口附近区域(x/d～40),过热闪蒸占据绝对主导地位,其蒸发速率高出其他换热2个数量级,随着喷雾液滴运动至流场下游,对流换热与热传导逐渐占据主导地位。闪蒸带来的强烈换热导致喷嘴附近可能会发生复杂的气-液-固相变,将会对发动机高空可靠点火带来风险。     

惯组飞行角振动环境测量与环境条件设计

在多维振动环境下的惯组动态导航精度试验是考核惯组在接近真实飞行环境下精度指标能否满足要求的重要试验,如何合理制定多维振动环境条件一直是型号面临的难题。本文提出了一种火箭飞行中惯组角振动环境的测量方案,通过多个振动传感器的合理布置方式,并进行数据分析处理,实现了利用普通振动传感器测量飞行过程的角振动环境。应用此技术,在某型号飞行试验中首次成功获取惯组在主动段和再入段飞行的角振动环境,制定出了接近真实飞行状态的多维振动环境试验条件,避免了以往仅凭经验制定试验条件带来的风险。