原子干涉技术在惯性领域中的应用

惯性技术因其强自主性、不依赖外界信号、适应全天候等特性在导航领域备受关注,为了提升惯性导航的精度,数十年来人们在如何提高惯性传感器性能方面进行了大量的攻关工作并研制出了多种基于不同原理的惯性传感器。得益于量子效应,原子传感器能在诸如时间、加速度、转动、磁场等领域提供比现有技术更高的测量灵敏度、精度和速度。通过研制基于原子干涉技术的高精度原子惯性器件,实现重力/重力梯度数据实时补偿匹配的量子导航将是新一代高精准军用惯性导航的首选。本文简要介绍了以物质波干涉为基础的原子干涉惯性器件的原理,回顾了以原子重力仪、原子干涉陀螺为主的技术发展历程及现状,并结合我国目前在该领域的发展态势,表达了对我国原子惯性设备实装应用的迫切性。     

非线性光纤Sagnac干涉仪精度分析研究

非线性光纤Sagnac干涉仪具有突破标准量子极限的优点,可实现超高精度地球自转角速度的测量。通过理论建模和数值仿真,阐明了非线性光纤Sagnac干涉仪的增益系数、光纤环长度、光纤环面积和激光波长等参量对干涉仪精度的影响。在测量地速的条件下,光纤环半径取0.5m,光纤环长度为20km且非线性增益系数大于3.582时,干涉仪灵敏度能够达到10－6(°)/h(量级),为实现高灵敏度非线性光纤Sagnac干涉仪提供了支撑。     

激光干涉仪测微冲量原理

对激光干涉仪测量微冲量的原理进行了初步研究,将激光与靶材相互作用产生的微冲量转化为冲击摆的微幅振动,通过激光干涉仪辨识此振动以获得冲量。激光干涉仪可分辨出λ/8的微振动,为精确测量微冲量提供了可靠的保证。理论分析表明,研究工作对在作用力时间不可忽略条件下精确测量10-4N.s量级以下的微冲量具有意义。     

频率分集阵列对干涉仪的角度欺骗效果

针对干涉仪的测向隐蔽性问题,提出了一种基于频率分集阵列（FDA）对干涉仪的角度欺骗方法。干涉仪通过求取各天线接收到信号的相位差确定信号到达角,而FDA由于各阵元具有微小频偏造成其相位差并不满足求解关系,从而实现角度欺骗。首先,利用模型建立法和欧拉公式法2种方法建立了FDA波束相位模型;然后,从建立的2种模型出发,论证了FDA发出信号对干涉仪具有角度欺骗效果;最后,仿真分析了干扰距离、阵元间距、发射频率、频率增量等因素的影响。理论分析与仿真结果表明,FDA对处于远场的干涉仪目标有良好的欺骗效果。      

稳态数字散斑测量仪校准方法探讨

针对稳态数字散斑测量技术在全场振动测试中的重要性,本文探讨了稳态数字散斑测量仪的校准方法;基于稳态正弦信号激励的压电振动台及高准确度的激光测振仪,搭建了稳态数字散斑测量仪的校准系统,并通过重复性实验验证了校准系统测量数据的准确性及可靠性;最后对自研的数字散斑干涉测量仪进行了校准,进一步证明了此校准方法的可行性。     

新型高精度快速单站无源定位技术研究

提出了一种低信噪比条件下基于可变基线数字干涉仪的新型高精度快速单站无源定位算法,给出了系统设计方案。该方案具有诸多优点,有较为广阔的应用前景。     

一种基于有限记忆算法的干涉仪解模糊纠错方法

针对在通道相位误差较大时常规干涉仪测角解模糊算法频繁出错的问题,提出了一种基于有限记忆算法的干涉仪解模糊检测与纠错方法。利用干涉仪逐次递推测角算法解模糊的结果估计出角度和整周模糊值的初始值,在此基础上进行角度和整周模糊值的有限记忆递推,识别并纠正逐次递推测角算法中出错的解模糊测角数据,期望得到正确的解模糊结果,以保证后续角度数据的处理精度。仿真结果表明,有限记忆纠错算法能够有效地识别并纠正逐次递推解模糊测角算法中存在的模糊值出错问题,降低干涉仪解模糊的出错概率。此方法对其它体制的相位干涉仪测角解模糊纠错也具有一定指导意义。     

原子干涉陀螺仪关键技术及进展

原子作为一种微观粒子,具有波粒二象性.利用粒子的波动性,可以产生类似于光波的Sagnac效应,由此实现基于原子波干涉的原子干涉陀螺仪.其中原子干涉有内态干涉和物质波干涉两种.在围成相同面积的情况下,原子干涉陀螺仪的灵敏度将比光学陀螺仪高出10个量级以上,适宜于水下和空间等长时间惯性导航的应用.本文详细地论述了原子干涉陀...     

基于双频激光干涉仪的角速率检测系统精度分析

为了能够精确检测到测试转台在低速运行下的角速率,设计了一种基于双频激光干涉仪的角速率精度检测系统.首先,对本检测系统各项误差进行机理分析.然后,综合各项误差项建立总体相对误差模型.最终,通过仿真分析得到各个误差因子对相对误差项的影响,为保证检测系统相对精度提供理论依据,能够满足对高精度惯性器件测试转台低速段0.0001(°)/s~1(°)/s速率检测要求.     

双参考镜合像干涉仪的研究

介绍一种新型干涉测量系统，该系统采用并列的两个参考镜，将产生的两组干涉条纹复合在同一视场。当测量系统产生的光程改变时，两组干涉条纹相对关系按一定规律变化，借助光电转换和图像分析技术，可用于长度和微小角度测量。介绍了可行性实验和测取的数据及分析所得出的结论。