半导体激光陀螺关键技术的分析

现有激光陀螺产品的成本较高,而且难以小型化,原因如下：（1）光源采用氦氖激光器,体积较大,而且不利于长期存放,（2）必须采用高反射率的镜面（或全反射的棱镜）减小闭锁阈值,（3）剩余的闭锁阈值较大,必须增加偏频装置消除闭锁现象。在本文中,将探讨在激光陀螺中采用半导体光源和集成光电子器件的可行性,内容包括：（1）国外对半导体激光陀螺的实验研究,（2）半导体激光陀螺关键技术的分析,（3）半导体激光陀螺实验的设计。     

基于有限元模型的机抖激光陀螺模态分析

闭锁效应是激光陀螺误差的主要来源之一,机抖激光陀螺采用机械抖动的方式使其工作在谐振状态下有效地减小了这一误差。为研究机抖激光陀螺的抖动特性,本文建立了该陀螺的有限元模型,对其抖动模态进行了仿真分析,并进行了扫频实验验证,结果表明该模型充分反映了系统的抖动动力学特性,合理可靠,为采用有限元方法进一步分析激光陀螺的振动特性奠定了基础,对提高激光陀螺的精度有着重要的意义。     

机抖激光陀螺捷联系统动力学建模及结构动特性设计方法

机抖激光陀螺捷联系统普遍采用抖频偏频技术消除闭锁效应的影响,这使得激光惯导成为自带激励源的动力学系统,动力学系统结构参数的设计将影响陀螺抖动效率和陀螺测量精度。在陀螺抖动驱动力条件下,建立了包含激光惯导箱体、惯性测量本体、陀螺、减振器、抖轮在内的较为完整的动力学模型,给出了该模型的解答过程和Matlab仿真计算结果,讨论了不同结构参数对抖动效率及惯导精度的影响规律,并在此基础上提出了激光惯导结构基于动特性设计的原则和方法。经验证,该方法能够有效指导结构转动惯量等参数设计,提高了设计质量,有效避免了激光惯导由结构设计不足而导致的动力学问题。     

基于虚拟仪器的激光陀螺闭锁阈值测试系统

简要介绍了激光陀螺闭锁阈值的产生及测试原理,通过对传统激光陀螺闭锁阈值测试系统的分析,给出了基于虚拟仪器的闭锁阈值测试方案.经过实际测试,新的闭锁阈值测试系统可实现自动化测试,测试时间由原来的十几分钟缩短为20 s,测试误差小于10 Hz.     

陀螺电机转子动平衡激光精密去重技术

陀螺电机转子动平衡采用的人工打孔去重存在效率低、去重精度低、金属碎屑残留等问题，严重制约了陀螺的生产效率和精度。而激光去重具有去重精度高、无接触、效率高等优点，在精密去重领域应用前景广泛。采用脉冲光纤激光器对陀螺电机转子动平衡进行了激光精密去重技术研究，探讨了激光频率、振镜扫描速度等参数对去重效果的影响规律，优化了激光去重工艺参数。当激光功率为30W、振镜扫描速度为1000mm/s时，去重盲孔效果最好。针对激光去重盲孔存在残留物问题，提出了激光二次抛光去除残留物的方法，研究了激光功率、振镜扫描速度对残留物去除效果影响规律，优化了激光抛光工艺参数。激光去重盲孔经二次扫描抛光后，盲孔表面残留物去除干净，满足陀螺电机转子的精密去重要求。     

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。     

激光陀螺的特点和制造问题

本文阐述了激光陀螺的工作原理、特点及其发展情况。在讨论激光陀螺误差模型的基础上,对谐振腔周长控制、镀膜、闭锁区等设计与工艺问题进行了论述。     

带有声—光调制器的布里渊环形激光陀螺

本文论述了布里渊环形激光陀螺（ＢＲＬＧ）存在的闭锁效应问题。所研究的陀螺是一种光纤环形谐振腔，两束谐振光波在其间相向传播，谐振波的频率差为检测器提供了一个差拍信号。由差拍信号的频率与陀螺的旋转速率成正比，如果光波在谐振腔中以同一模式传播，就无法检测到小旋转速率，如果它们以不同的谐振模式进行传播，静止时它们将形成一个拍频偏置。如果在陀螺上施加一个旋转速率，拍频就会相应地在此偏置上或加或减。如文中所述     

微型固态激光陀螺——1999年访美报告

介绍了新一代环形激光陀螺（ＲＬＧ）的系统方案、主要器件及关键技术，包括：（１）增益介质和光学谐振腔组成的双向环形激光器；（２）ＲＬＧ的闭锁阈值及其消除装置；（３）ＲＬＧ的读出系统；（４）ＲＬＧ的分辨率和误差补偿四个方面的技术问题。以美国主要生产厂家有关新一代ＲＬＧ专利作出实例，提出了我国研制新一代ＲＬＧ应当选择的技术方案，重点应放在固态ＲＬＧ上。     

激光陀螺捷联惯性导航系统动量相互影响的研究结果

目前激光陀螺捷联惯性导航系统获得了广泛的应用。为减少激光陀螺的不灵敏区域，常常使用机械机座。这种技术处理在某种程度上降低了激光陀螺的品质，如在安装有捷联惯性导航系统灵敏元件组合的机座上装置陀螺，将伴随发生一系列的问题。     

检测质量对硅微机械框架振动陀螺影响的研究

 根据陀螺的动力学方程，从陀螺设计中的重要参数——内、外框架组件的等惯量约束条件和振动灵敏度等角度，探讨了检测质量对陀螺性能的影响，为微机械框架振动陀螺的设计提供了理论依据。     

现代陀螺技术

现代陀螺是没有旋转部件。除在某些情况下使用轻微振动部件之外。现代陀螺的工作原理在本质上不同于与其同属一个家族树的角动量陀螺。新陀螺概念：哥氏振动陀螺(GVG)．激光陀螺(RLG)，和干涉型光纤陀螺(IFDG)与它们的机械结构一起经历了约一个世纪的发展历程，但实现它们所需的技术只是在20世纪的后半叶才成为可能。本文概述新陀螺概念，将通过有用的物理原理来将它们区别于机械陀螺。并阐述了每种陀螺技术的发展历程。     

激光陀螺吸气剂的测试方法研究

激光陀螺谐振腔内部的工作气体纯度直接影响陀螺的光功率输出,吸气剂作为激光陀螺内部维持气体纯度的关键部件,是决定激光陀螺光功率长期稳定性的关键因素。针对激光陀螺对吸气剂的使用需求,提出了一种含振动冲击筛选与质谱检测等手段相结合的综合检测方法,并通过实验对吸气剂的结构强度、吸气性能与激活条件进行了分析。实验结果表明,该方法能够有效地判断某种吸气剂选型是否满足激光陀螺的使用要求,为激光陀螺吸气剂的选择提供指导。     

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。     

恒速偏频/机抖激光陀螺惯导系统半实物仿真

提出一种恒速偏频/机抖激光陀螺惯导系统方案。用一个不随偏频机构旋转 的机抖激光陀螺,改善恒速偏频激光陀螺惯导系统在偏频旋转轴方向的载体角速度测量 精度。给出了偏频旋转轴方向等效陀螺采样值的计算方法和关键结构参数标校方法;分 析了纯惯导的系统误差特性,在初始对准卡尔曼滤波模型中,增加了偏频旋转轴方向的 陀螺漂移以及耦合偏差造成的等效北向陀螺漂移作为误差状态。恒速偏频/机抖激光陀 螺惯导系统的半实物仿真实验结果表明：在静基座条件下,初始对准10min 后,方位角收 敛到10″ （1σ） 内; 初始对准20min 后, 纯惯导4h, 北向和东向位置误差最大值均小于 200m。     

音叉振动式微机械陀螺固有频率的统计特性分析

 以一种通过体微机械加工技术制备的音叉振动式微机械陀螺为对象，首次基于随机摄动技术定量研究了微陀螺固有频率变异的统计特征，以概率思想表达了微陀螺批量加工过程所带来的材料／尺寸随机误差对其各阶固有频率的影响。通过所提出的影响因子这一概念反映了微陀螺参数变异对固频变异的敏感度。在详尽分析微陀螺众多参数的影响因子的基础上，获得了微陀螺最为关键的六个参数。这有限关键参数的获得，不仅为微陀螺的健壮性设计提供了方向，同时也为实际微陀螺的加工控制提供了量化的可参考依据。     

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)。     

激光陀螺超高反射镜基片抛光工艺

采用新型双层结构沥青抛光模和两种抛光粉（CeO2和Fe2O3）分步抛光工艺，在合理选择抛光工艺参数的条件下，实现了微晶玻璃激光陀螺反射镜基片的超精密抛光，表面粗糙度达到Ra＜0．5nm、面型精度N＝0．5、△N=0，1．     

可替代机械陀螺的光纤速率陀螺

光纤陀螺在两个方面正在取代机械陀螺：一是新设计的应用，二是已有的应用陀螺场合。光学陀螺所具有的高可靠性、对重力g的不敏感性和对振动、冲击的容限，使其特别适合于车辆、军事上的应用。基于Sagnac干涉效应，如环形激光陀螺、光纤陀螺的概论已有十十年之久了。它有闭环和开环两种结构，但由于闭环结构成本较高，目前只利用开环光纤陀螺取代机械速率陀螺。我们开发了一系列低成本光纤陀螺，它们基于全光结构，采用椭芯的保偏光纤、方向耦合器和偏振器。开环光纤陀螺是以最小结构的形式构成的。激光光束在光纤敏感相向传输，它们是完全互逆的。早期的形式采用方向耦合器隔离激光光源和光探测器，一个偏振器用来确保一个模式分布，而第二个耦合器作为与光纤环的接入口，在光纤环的一端加上一个压电陶瓷相位调制器以进行调制，以便同步检测干涉仪的输出。光源探测器处的耦合器不属于最小结构中的一部分，它可以通过用光源的反向的探测器取消。目前许多激光光源被用于这样一个探测光输出的探测器，由于陀螺转动信号是调制信号，很容易与恒定的激光输出信号分开。我们这种结构的FOG为简化最小结构（RMC），比较两种开环结构可以看出：两者之间没有明显的区别，但从性质上分，在RMC结构中，激光器工作在接近阈值的点，因而在光谱上比较窄。在光陀螺中希望有一个宽带的光谱，可以避免由于绕环导致的偏振起伏，从而引起偏置的不稳定性。这也就限定了RMC结构在一些高精度的陀螺应用。光纤陀的特性可以通过选择光纤的长度、环的直径和激光功率在一个比较大的范围内调整，以适应不同的应用要求，而不需要改变其结构。光纤陀螺从本性上为宽带的，其输出谱特性可以由简单的模拟滤波器、扩展伺服回路的动态特性加以控制。与简单的机械陀螺相比，这一宽带特性可以扩展为非常低的频率，从而改善定位精度。我们已生产了1000多套这两种结构的光纤陀，本文将提供Allan变化，随温度变化的偏置、刻度因数的线性数据，典型的特性参数如下：也许光纤陀螺应用最大的限制为刻度系数，因为Sagnac干涉仪的灵敏度领先光纤长度乘以直径，并且几何尺寸和在敏感轴垂直平面上投影使光纤陀螺改型应用的困难得以克服。在带宽限制范围内，光纤陀螺可以在众多的系统中应用。     

基于自回归与最小均方理论的振动环境下 光纤陀螺仪滤波方法

针对振动应力下光纤陀螺产生测量误差增大的问题,从振动对光纤环的影响机理出发,分析了振动应力下光纤陀螺干涉信号的表现形式,提出了基于自回归最小均方滤波理论的光纤陀螺滤波方法,将AR模型的平稳性和最小均方根滤波的自适应性相结合,提取平稳数据的特性参数,对高频信号进行滤波,降低非互易相移产生陀螺角速度误差值的干扰.试验表明,该方法简单可行,有效地降低了振动应力下光纤陀螺输出信息的噪声,抑制了由振动引起的陀螺漂移.