低成本光纤速率传感器惯性测量装置

Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ公司精密产品部正在开发一种小型化低成本的惯性测量装置（ＩＭＵ）。其具有能用于枪炮发射（冲击大于１２０００ｇ）和恶劣环境条件的战术性能。与硅ＭＥＭＳ一起实现的最小结构ＰＯＧ能提供用于实现非常低成本ＩＭＵ的技术。本文给出传感器的选择以及ＩＭＵ设计和ＩＭＵ校准的方法,并且说明本独特设计的固有优点。Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａｌ公司的最小结构ＩＭＵ设计是基于普通组件和开环结构,使用Ａｌｌｉｅｄ Ｓｉｇｎａ ＩＭＵ产品系列中ＮＤＩ元件。该设计基本上采用现用的商品化速率和加速度传感器。改进的ＩＭＵ设计用于增程制导弹药计划。为了保护ＩＭＵ的耐枪炮冲击性,已经作了提高枪炮强度和机械装配设计及其试验。我们已经研究和实现了精巧的传感器模型和实时误差补偿技术,以保证性能符合要求和实现低的生产成本。借助于软件处理     

光纤速率陀螺

本文报导研制超小型光纤速率陀螺的进展,提供使用低成本元件的独特ＩＦＯＧ设计,组装体积包括电路不足两立方英寸。这样的设计能满足－５７－＋７１℃温度范围内的工作性能要求,而功率在３瓦以内。ＩＦＯＧ电路包括１．３μｍＥＬＥＤ光源、非保偏光源／接触器多路复用电路（使用标准的熔融双锥形耦合器）、韧化的质子互换集成光它螺芯片“和ＰＭ敏感线圈。陀螺电子线路已简化成一块ＭＣＭ板。本文对设计参数,元件要求和试验数据     

一种用途广泛的光纤维速传感器的研制

光纤速率传感器作为一种新型惯性测量仪已经探索与研制了１５年。影响其精度的基本原理。性能潜力及各种现象对精确的局限已经进行了实验研究并得以证实。一些公司已渡过了研制阶段，且向工程实践迈进了一步。     

光纤陀螺

本文阐述了光纤陀螺（ＦＯＧ）技术的发展概况、系统组成及工作原理，分析了ＦＯＧ的主要误差源及改善性能的途径，最后通过介绍国外某些具体的ＦＯＧ产品实例来说明当前的ＦＯＧ技术性能。     

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。     

低成本光纤陀螺的研究

为了满足低精度光纤陀螺应用需求，利用廉价的单模光纤及退偏技术组成一开环光纤陀螺是一种比较适合的方案。本论文对开环退偏光纤陀螺中的退偏器特性及由此组成的开环光纤陀螺作了工程应用研究。研制的光纤陀螺具有低成本的优势，产品的一致性较高，精度达到2／h左右。     

用于短程导弹的三轴光纤陀螺传感器组合

本文介绍一种用于短程导弹的传感器组合，该组合为导弹稳定和短期导航提供惯性旋转和加速数据。伟感器组合由测量角速率、角增量和线加速度的系统组成。通过双向传递的串行数据传输线确保数据的快速传输。     

低成本战术级光纤陀螺惯性仪表

Ｈｏｎｅｙ ｗｅｌｌ公司在美国空军签定了一份合同，研制一种低价的，小型战术级光纤陀螺仪表惯性测量系统。研制的重点是在要求的性能指标下，在维持性能的同时，降低ＦＯＧ，ＩＭＵ的成本。下面半讲述设计原理，系统设计及主要的测试结果。     

光纤加速度传感器

光纤传感器发展很快，它作为测量元件被应用到惯性技术中，除光纤陀螺外，光纤加速度计的应用成为必然。光纤加速度计与机电加速度计相比，精度高，灵敏度好，它集光机电技术于一体。文中简述了开环和闭环光纤加速度计的工作原理，技术难点，及应用前景。     

以智能传感器为基础的光纤陀螺系统

市场对陀螺系统的需求是样机成本低和交付时间短。多数用户愿意购买现有设备，或者等待现有设备的短期改进型，原因是系列模块系统设计在新系统的研制中有着较低成本和较短反馈时间的优势。     

光纤陀螺（FOG）应用研究（一）——光纤陀螺原理概述

本文结合国内外光纤陀螺研究基础，分两部分对干涉式光纤陀螺的理论、关键技术和应用进行了简单介绍和讨论。中高精度光纤陀螺是固态陀螺发展的主要方向，具有良好的应用前景。     

光纤陀螺角速率延迟特性分析与测试

在姿态控制系统中,作为传感器的陀螺所起的作用至关重要,尤其是在系统动态环境比较恶劣的情况下,需要陀螺测量的载体旋转速度准确且满足实时性要求,否则会造成大的误差,严重时会造成姿态失控.针对某型惯测组合中的光纤陀螺,分析了测量延时产生的因素,提出了一种在转台上低采样频率情况下精确测量延时量的方法.通过实际试验,得到的结果与理论分析一致,验证了该方法的正确性和测量精度.     

光子公司在光纤陀螺技术方面的最新发展

我们叙述了在干涉式光纤陀螺（Ｉ－ＦＯＧ）技术方面所做的工作；改进的大工作范围样机（ＦＯＧ５０）的最新结果，采用单光源的三轴组件（ＴＡＣｓ）的研制；采用掺饵光纤光源的高性能Ｉ－ＦＯＧ（ＦＯＧ１２５）的研究，还介绍了波长的控制方法。