谐振式光子晶体光纤陀螺信号检测及处理技术研究

谐振式光子晶体光纤陀螺是一种具有小型化、高精度等潜在技术优势的新型光纤陀螺,是国内外惯性器件研究的一个重要发展方向。针对谐振式光子晶体光纤陀螺的结构和信号检测原理进行了详细的叙述,确定了基于FPGA的陀螺信号检测总体方案,陀螺信号处理及控制模块主要由频差信号解调、复合拍频检测、闭环反馈控制、数据编码输出以及调制信号模块组成;随后重点介绍了窄线宽半导体激光器的驱动控制方案,在调制解调及频率偏差检测方案上采用数字相敏检波器实现频率偏差检测,在谐振频率闭环跟踪锁定方案上采用数字PI控制器实现环路光频率控制;最后进行了谐振式光子晶体光纤陀螺实验测试系统搭建,以及谐振曲线测试和谐振频率闭环锁定测试。     

单轴旋转捷联惯导系统误差分析与转位方案

对单轴旋转捷联惯导系统误差调制原理与旋转方案进行了研究,光纤陀螺作为惯性测量单元的主要传感器件,其误差主要包括常值漂移、标度因数误差、安装误差以及随机漂移误差,分析了单轴旋转调制对各项误差的补偿作用,给出了单轴单向连续旋转、两位置正反转停(大于360°）、四位置正反转停(小于360°）3种转动方案。在摇摆状态下综合考虑各项误差,并对其中的两种转位方案进行了长时间导航仿真,仿真结果表明：两位置转停方案与四位置转停方案长时间导航定位精度相当,四位置转停方案不需要加装导电滑环,实现起来更加简单,是一种最为有效的单轴旋转方式。在自行研制的单轴旋转捷联惯导系统上对四位置转停旋转方式进行了转台摇摆和车载环境验证实验,结果都能满足系统设计的指标。     

民机光触媒净化装置的光学设计

为有效去除民用飞机座舱中的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,简称VOCs),对一种新型飞机管路式光触媒净化装置中的光学部件进行了设计、仿真与优化。该光学部件是将置于导光板端面的紫外发光二极管(ultraviolet light-emitting diode,简称UV-LED)点光源转换为导光板面光源,以获得净化装置中均匀的光照。受限于净化装置的构型,导光板需设计为两端入光的窄长型结构,而如何获得均匀的面光源出光性能成为一大难题。为了解决这一难题,对该光学部件进行了合理的光学设计,并予以仿真。进而根据仿真结果对导光板上的网点分布作出优化,并获得了较好的面光源出光性能。     

远程控制式遥测地面站关键技术研究

该文研究基于光纤传输技术和工业控制计算机为核心的集中控制技术,阐述了遥测地面站在两种核心技术的支撑下实现远程控制,解决了信号遮挡问题,提高了管理与控制的自动化程度。为以后遥测地面的建设与布置提供了新的技术思路与实践基础,指明了远程控制技术在遥测地面站中应用的广阔前景。     

着陆小行星的视线测量自主光学相对导航算法及其可观性分析

 以软着陆小行星为工程应用背景,提出了基于视线(LOS)测量的自主光学相对导航算法,并对导航算法的可观性进行了比较深入的分析研究。首先,基于透视投影模型的共线方程,给出了导航测量方程和测量敏感矩阵;接着,通过多个视线矢量的测量,应用高斯最小二乘微分修正(GLSDC)和龙贝格-马尔塔(LM)算法对探测器的位置和姿态参数进行了估计。然后,通过对误差方差阵逆矩阵秩的分析,比较详尽地分析了不同数量视线观测条件下导航算法的可观度和可观性。最后,通过数学仿真对所提出的自主导航算法的可行性进行了验证。     

非金属材料出气可凝物成分对光学敏感器性能的影响

在理论研究的基础上,利用地面模拟设备结合化学分析手段重点对可能引起飞行器敏感系统性能衰减的非金属材料出气可凝物(凝结温度25℃)进行成分分析,确定材料出气产生可凝结的各种有害物质源,取得的数据结合分光光度计分析材料出气可凝物对光学性能的影响.结果表明:对于飞行器表面常用的涂层材料黑漆Z306,其出气可凝物中占主要成分的苯类和BHT有机物在紫外和可见光谱段引起透过率的衰减在10%以上;SR107-E51 黑漆占主要成分的酰胺类的有机物在紫外和可见光谱段引起透过率的衰减在10%以内.而丁腈/丁苯胶材料出气可凝物中占主要成分的二乙基癸二酸已脂引起紫外、可见光谱段透过率的衰减在30%以上,这种物质凝结于光学镜头表面,将产生很大的危害.     

超声速湍流流场的RANS/LES混合计算方法研究

采用对接/拼接网格技术,建立了基于分区混合和基于湍流尺度混合的双重RANS/LES混合计算模型,并对环翼低速绕流、翼型跨声速绕流和球锥带凹窗外形二维超声速绕流进行了初步的数值模拟.环翼和翼型绕流计算表明,该混合模型可给出较合理的湍流宏观平均量;球锥带凹窗外形二维超声速绕流计算表明,该混合模型可得到超声速瞬态湍流脉动流场,凹窗处存在复杂的旋涡结构和波系结构,呈现较大尺度的脉动.但该模型还需要进一步的考核验证.     

信号安全信息光纤局域网的应用研究

电气化机车牵引电流对信号电缆产生谐波干扰,致使用光缆代替电缆,用网络代替单一的传输线路已成为大势所趋。信号安全信息光纤局域网是光通信技术、计算机技术、网络技术在铁路信号领域中的综合应用,其安全性和可靠性是直接关系到能否应用于铁路现场的重要问题,在对这一问题做了较为祥尽探讨的基础上,提出了提高网络安全性的若干措施。     

用于光纤陀螺的光纤环缠绕工艺研究

光纤陀螺中光纤环是一个重要部件，不仅可以通过调整光纤环结构参数，如光纤环面积、光纤长度，来提高光纤陀螺精度，同时环境因素，如温度、应力也将通过改变光纤环中光纤的物理参数，引起非互易性相位噪声，从而降低光纤陀螺精度。     

提高挠性接头工作寿命的研究

挠性接头是动力调谐陀螺仪中的一个最关键和最薄弱的部件，其加工工艺比较复杂，较易形成局部缺陷，以及在强烈振动下会发生疲劳断裂，从而影响它的工作寿命。本文从理论上推导出挠性接头无限寿命的设计方法，并根据已有的加工经验，分析出了造成挠性接头损坏的直接原因，为提高工作寿命提供了一些依据和途径。