谐振腔光纤陀螺频率调制原理及仿真

简述对谐振腔光纤陀螺入射光进行频率调制的基本方法，采用洛仑兹公式来描述光纤陀螺的传递函数，结合输入信号特征，建立其频域的数学模型，最后给出结果和相关仿真图形，以及关键参数的优化值和优化方向，再对全光路的结构提出具体的配置建议，仿真结果表明，谐振腔光纤陀螺具有良好的线性工作区间，精度也能够得到进一步的提高。     

谐振式光学陀螺偏振噪声抑制方法

介绍了谐振式光学陀螺测量原理,对反射式保偏光纤谐振腔的传递函数进行了分解。分析和实验测试了单点90°熔接谐振腔的偏振特性,并提出了集成在线起偏器抑制偏振噪声的方法,具有良好的温度稳定性,可以抑制次偏振态的产生,减少偏振引起的误差。     

一种新型微谐振陀螺及其灵敏度改进型(英文)

设计的新型微机械陀螺采用了谐振敏感原理,其具有直接准数字式频率输出、高灵敏度、结构设计灵活、自解耦等优点。由于灵敏度是谐振式陀螺的一个重要指标且对其他指标有重要影响,本文重点对其进行优化设计。从仿真结果可以看出,在保证其他性能的前提下,起始结构方案、改进结构方案1、改进结构方案2和最终方案的灵敏度值分别为0.080、0.210、0.341和0.5447Hz/(°/s)。通过对比可得,每次改进过程,灵敏度都有较大提高。经分析,驱动方向上DETF的振幅减到外质量块振幅的1.16×10-4。测量范围为±300°/s,在测量范围内,线性度为6.41×10-7。     

星载光纤陀螺的最优调制深度

为了选取合适的调制深度以提高星载光纤陀螺在空间辐射环境下的工作性能,通过对闭环光纤陀螺输出信号的信噪比分析建立了光纤陀螺随机游走系数与调制深度的关系的模型。根据该模型对光纤辐射致衰减、光纤长度、光源光功率对最优调制深度的影响进行了仿真研究。结果表明：光纤辐射致衰减越小、光源光功率越大,则光纤陀螺的最优调制深度越大,且相应的随机游走系数越小。增加光纤长度将降低光纤陀螺的最优调制深度,当光纤衰减较大且光纤较长时,过调制技术可能会使光纤陀螺性能恶化。因此,在星载光纤陀螺的设计过程中应根据实际情况对调制深度进行优化,以保证陀螺获得最优的工作性能。理论分析和仿真结果为星载光纤陀螺最优调制深度的选取提供了依据。     

振弦式陀螺电磁驱动结构设计与电磁分析

依据振弦式陀螺的工作原理提出一种振弦式陀螺电磁驱动方案,分析了振弦式陀螺电磁驱动电学模型与动力学模型,初步设计了振弦式陀螺电磁驱动结构,运用MATLAB数值软件设定目标参数和初始值计算得到初始结构尺寸;应用Maxwell电磁软件分析了振弦式陀螺电磁驱动系统中永磁体尺寸、永磁体间距、背磁片、Halbach永磁体阵列等因素对电磁驱动模型气隙磁感应强度的影响;最后优化了振弦式陀螺结构模型并进行了电磁驱动结构模型仿真分析。结果表明,电磁驱动整体结构模型气隙磁感应强度得到很大提升,可以很好地降低陀螺功耗,提高陀螺框架驱动力,优化陀螺结构尺寸,从而验证了振弦式陀螺电磁驱动方案模型的可行性,为振弦式陀螺的结构优化设计与实际产品试制研究奠定了理论基础。     

全金属Fabry-Perot谐振腔天线

为实现远距离微波无线能量传输,发射天线应具有耐受大功率、高增益、低损耗和结构简单等优点。针对以上需求,文章设计了一款全金属结构的Fabry-Perot谐振腔天线。整个天线包含全金属腔体,波导馈口和双层金属栅格覆盖层。覆盖层的尺寸为3λ0 × 3λ0,λ0为对应的工作波长。每一层金属栅格都包含9 × 9个单元。所设计的双层覆盖层可以看作是一种电磁带隙结构,通过优化双层金属栅格单元的厚度和间距,实现了工作频段的宽带化,仿真结果表明其在9.72GHz~10.3GHz之间实现了插入损耗小于3dB的宽频带传输特性。通过电磁带隙结构对馈源辐射出来的微波进行幅度和相位的修正实现增益的提高,仿真结果表明：不加载双层覆盖层时该天线的增益为9.7dBi, 加上覆盖层之后增益提高到了17.76dBi。为了验证上述设计和仿真,加工制作了一款全金属结构Fabry-Perot谐振腔天线,实测结果表明：该谐振腔天线在10GHz实现了17.31dBi的高增益,同时在9.51GHz~11.42GHz之间获得了回波损耗大于10dB的阻抗带宽。     

高精度光纤陀螺过采样技术分析与应用

数字闭环光纤陀螺中，采用AD转换器将模拟信号转换为数字信号，AD转换中的量化噪声将直接影响光纤陀螺的零漂指标。过采样是一种降低量化噪声的技术，过采样过程将噪声功率平均分布到以采样频率为截止频率的频带内，有效降低了直流到奈氏频率中的噪声功率。本文对高精度光纤陀螺中的噪声特征进行分析，针对高精度光纤陀螺中噪声低的特点，设计了适用于高精度光纤陀螺的过采样方案，为解决由于噪声低带来的均值误差，该方案在被测信号中叠加了正态分布的噪声。通过在陀螺中进行实验，证明设计的采样方案对于降低陀螺的零漂性能是有效的。     

空芯光纤光热干涉法用于痕量氨气传感研究

空芯光纤中传输光能以较高能量密度与气体分子发生长距离的相互作用,为光谱学气体传感和分析提供了高性能的平台。文章基于空芯光纤法布里–珀罗干涉结构和光热光谱方法,开展了痕量氨气传感技术研究。该技术通过探测空芯光纤中的传输光在待测气体光谱吸收热效应作用下产生的相位变化来进行气体传感。使用一段长度约4 cm的空芯光子带隙光纤作为气体传感探头,在近红外光通信波段实现了吸收系数3.3×10-7 cm-1的痕量氨气传感系统。该系统能对波长间隔39 pm的氨气吸收事件进行有效区分,对应1532.538 nm吸收峰可达到4.93 ppmv噪声等效探测极限。这种光纤光热干涉技术具有光谱学技术的一系列固有优势,在航空航天领域的泄漏探测和气体分析等方向具备工程应用潜力。     

一种具有环形孔结构的PBG微带线

文章研究了具有周期环形孔结构的一维光子带隙(PBG)微带线,分析了孔径大小的变化对PBG微带线带隙性能的影响。利用时域有限差分(FDTD)方法计算S参数,实验测量结果与数值计算结果基本吻合。实验表明,这种环形孔结构的PBG具有较好的带隙特性,又大大减小了开孔的尺寸,可应用于微波电路和天线设计。     

光纤陀螺捷联惯导划桨运动补偿

光纤陀螺输出为角速率信号,基于角增量和速度增量的传统划桨运动补偿算法直接应用于光纤陀螺捷联惯导系统时,算法误差明显增大,影响了惯导精度。为了抑制算法误差,提出了以角速率为输入信号的划桨补偿算法,并以算法漂移误差最小为优化准则对算法进行优化,推导了相应的划桨补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的算法比同子样数常规角增量划桨补偿算法在补偿精度上有明显提高。     

光纤陀螺的现状与开发动向

从光纤陀螺的原理、分类出发全面介绍了世界各国光纤陀螺的研究进展和开发动向。分别探讨了各种光纤陀螺的技术问题与解决措施。最后肯定了诸振腔式光纤陀螺的开发方向，并认为有可能成为更小型的高性能光纤陀螺。     

光退色在光纤陀螺抗辐加固中的应用研究

光纤陀螺中保偏光纤环因受辐射影响使其损耗增加,从而影响到光纤陀螺的精度,限制光纤陀螺在空间应用.对光退色现象从理论和实验进行深入的分析,得出光退色能够大幅度地降低保偏光纤的辐射损耗,增强保偏光纤的抗辐射性能,从而提高光纤陀螺的抗辐射性能.最后提出了利用光退色来提高光纤陀螺主动抗辐射的方案,采用该方案光纤陀螺光学系统的损耗降低了2.24dB,验证了该方案的可行性.     

星载光纤陀螺三轴组合热仿真研究

研究的目的是分析和优化光纤陀螺三轴组合的热设计方案。从光纤陀螺三轴组合内部热源出发，使用FLOTHERM软件建立了主电路板仿真模型，进行分析解算，得到了主电路板在室温条件下达到稳定状态的温度云图，并与红外热扫描结果加以分析比较，验证了所建模型的正确性。在此基础上，对光纤陀螺三轴组合温度场进行了仿真分析，发现了电路板过热和光纤环温度分布不均匀等问题，提出了改进措施，仿真结果表明，新的设计方案解决了以上问题。     

像素型电磁晶体分析及设计

建立了平面波展开(PWE)法分析像素型电磁晶体带隙的数学模型,导出了像素型电磁晶体结构系数的计算表达式.设计并仿真分析了不同像素型电磁晶体的带隙结构,并对其带隙特性进行了讨论.结果表明:计算模型正确,且不同像素型电磁晶体结构(即介质分布)对应的电磁带隙各异.可用该法结合优化算法对像素型电磁晶体作优化设计.     

光纤消偏器及其应用

介绍了用于光纤陀螺的Lyot型消偏器的基本原理，并给出相应的计算公式。分析结果表明Lyot消偏器的最佳方案为两段光纤长度之比等于1：2。据此设计的退偏光纤陀螺性能具有较好的一致性。     

全光纤陀螺全数字信号处理研究

为了提高全光纤陀螺的精度,扩大测量动态范围和简化电路结构,提出了一种结构紧凑,适合于中低精度范围的光纤陀螺信号处理方案.该方案主要采用全数字信号处理技术来替代传统模拟电路的功能,并且具有同时处理三个光纤陀螺光学表头输出信号的特点.采用该方案的样机精度达到1～10(°)/h,动态范围达到±500(°)/s.     

光纤陀螺研究

从应用研究的角度出发,阐述了光纤陀螺的研究方向、主要问题、研究方法,并用庞加球模型对光纤陀螺的漂移及其抑制途径作了说明.已经研制成小型化实验样机,灵敏度和漂移为0.5—1(°)/h量级.     

光纤陀螺的最新进展

介绍了光纤陀螺 (FOG)的基本原理 ,以及国内外光纤陀螺的最新发展情况。分析了目前普遍采用的几种光纤陀螺技术方案并对光纤陀螺的未来发展状况作了展望     

考虑热膨胀与带隙的点阵超材料多目标优化设计

采用有限元方法研究了一种三角晶格的弯曲主导型热膨胀点阵超材料的带隙特性，利用非支配排序遗传算法针对该材料进行了带隙和热膨胀性能的多目标优化设计，并考虑了热膨胀系数和最大相对带隙两个优化目标。结果表明，无论是特定的正、负以及零热膨胀结构，都具有较好的带隙特性；所有算例都给出了帕累托最优解集，可以平衡不同的竞争目标。这为实现超材料的多功能设计提供了理论依据，特别是在航空航天领域中存在的温差和振动等严苛条件下对材料特定膨胀性质和带隙特性需求的双目标共赢提供了可能。     

美国光纤陀螺技术的新进展

介绍美国光纤陀螺技术的现状及新进展.对光纤加分离光纤元器件和集成光路光纤陀螺作了评述.指出了我国在光纤陀螺研制和工程应用研究中值得借鉴的经验,提出了“八五”期间进行光学陀螺应用研究的方案和所要遵循的两条原则.