定长光纤环形谐振腔不同匝数对光纤陀螺信号输出参数的影响

谐振式光纤陀螺由于其在小型化、集成化和高精度等方面比干涉型光纤陀螺占有优势,引起了国内外研究机构的广泛关注,而光纤环形谐振腔作为光纤陀螺的核心敏感部件对陀螺信号的输出至关重要。本文分析对比了半长1.10 m,定长2.2 m,保偏耦合器偏振消光比为20 dB,分光比为50∶50的光纤环腔在相同室温条件下,不同匝数谐振谱线的谐振深度ρ、半高全宽(FWHM)以及光纤陀螺的输出信号包括动态范围、频率带宽、标度因数、系统极限灵敏度的各项陀螺关键指标,为定长保偏光纤环腔作为光学陀螺的核心部件提供相关指导。     

数字闭环光纤陀螺振动噪声处理方法

为了解决数字闭环光纤陀螺在实际工程应用中易受冲击、振动等环境因素影响的问题,通过分析振动影响下陀螺输出信号特点,研究振动对光纤环的应力及信号中附加相移的影响,建立了光纤陀螺信号的振动噪声模型.首先,引入一种具有自适应能力的改进局部均值分解方法,将原信号按频率大小分解为一系列谐波信号;其次,利用核主成分分析方法,将反映振动影响的有效信号和噪声进行有效分离;然后,通过重构得到抑制了振动噪声的信号.利用线振动实验研究了光纤陀螺在车载和机载环境下的振动特性,并对采集得到的10组振动实验数据进行了分析.结果表明,处理后信号的Allan方差分析结果中量化噪声和零偏不稳定性等误差系数均减小约50%,从而有效提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度.     

光纤干涉器中的微波频率响应

根据非相干光传输理论,对光强调制信号在光纤干涉器中的传输过程进行较系统理论分析和计算机仿真,得到了微波信号在光纤Mach-Zenhder光纤滤波器、单耦合器光纤谐振环和双耦合器光纤谐振环中的传递函数,采用数字滤波器的理论方法,给出了相应器件取得零点、极点所需要的条件,并据此详细分析了光纤干涉器中的微波频谱特性,为不同类型微波光子滤波器的设计提供了结构和理论基础.     

光纤陀螺中的相位差与谐振频率差的推导及理论分析

光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的环形干涉仪,常见的光纤陀螺包括干涉型和谐振型。首先,对于这2种光纤陀螺,本文采用了以惯性空间为参考系的路程叠加法证明了Sagnac效应是一种与介质无关的纯空间延迟,有效折射率n对Sagnac时间差Δt和光程差Δδ均没有影响;其次,对于干涉型光纤陀螺,有效折射率n对Sagnac相移差Δφ也没有影响;再次,对于谐振型光纤陀螺,文中提出了2种方法,即基于激光物理学中的行波谐振腔理论和基于多光束干涉机理,求出谐振环形腔的谐振频率差Δνq的表达式,其与光纤环匝数N无关。最后,得出光纤陀螺中的相位差Δφ和谐振频率差Δνq之间所满足的关系,并分别从数学形式和物理意义上对这一关系作出分析。2种陀螺的光路结构虽不同,但可使用统一的模型表达及分析光学物理量之间的关系。     

基于改进麻雀搜索算法与支持向量机的光纤陀螺故障诊断

针对光纤陀螺输出信号噪声成分复杂、故障特征难以提取的问题,提出一种基于改进麻雀搜索算法与支持向量机的光纤陀螺故障诊断方法.首先,对光纤陀螺正常信号和故障信号进行3层小波包分解以提取特征向量;其次,通过引入改进Logistic混沌映射和自适应t分布策略,加入边界探索和警戒解除机制,改进麻雀搜索算法并用于支持向量机参数寻优;最后,建立支持向量机模型进行光纤陀螺故障的识别和诊断.经实例分析,提出的方法可有效用于光纤陀螺故障诊断,与麻雀搜索算法、灰狼优化算法、粒子群算法、遗传算法和天牛须算法对比,可有效提高光纤陀螺故障诊断准确率.     

光纤陀螺光路传输模型仿真

为了分析偏振耦合误差对光纤陀螺(FOG)干涉输出的影响,根据实际的光纤陀螺的光路物理模型和琼斯矩阵理论,建立了分立光学器件及光纤焊接点传输模型,并最终推导出完整的光路系统传输模型。结果表明:光纤熔接角、偏振耦合点位置和多功能集成相位调制器的消光比都会产生偏振耦合误差;在偏振耦合误差变化以及存在相位噪声的情况下,将导致干涉输出产生噪声波动。该成果对光纤陀螺光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义。     

基于实时小波的光纤陀螺阈值滤波

 为补偿姿态测量系统中光纤陀螺(Fiber Optic Gyroscope,FOG)的误差,根据光纤陀螺的静、动态误差在时频域上的分布,介绍了小波滤波的一般理论和方法,分析并比较了阈值和阈值函数的选取;采用数据滑动窗的方法实现了递推运算和实时的数据更新,对窗内数据进行周期对称延拓解决滤波信号的边界问题。仿真实验验证了实时小波阈值滤波在光纤陀螺信号处理中的可行性,得出了不同小波基函数的选取对滤波效果的影响,并验证了采用软硬阈值结合方法实时滤波的优越性,该实时滤波方法不仅提高了陀螺输出的稳定性和使用精度,且对光纤陀螺信号处理具有参考价值。     

干涉型光纤陀螺的工作方式及其关键技术

分析了光纤陀螺仪的特点及其在新式惯导系统中的应用前景,介绍了干涉型光纤陀螺开、闭环方式的工作原理,并根据实际研制情况论述了提高光纤陀螺技术性能的关键 开发高精度,谪可靠性光纤陀螺仪提出建议。     

基于神经网络辨识的移动机器人航向误差校准方法

分析了E-Core RD1100干涉型光纤陀螺的误差产生机理, 提出利用RBF神经网络和遗传算法实现光纤陀螺漂移误差模型的辨识. 通过实验获得进化神经网络的训练样本, 在RBF神经网络的训练中, 提出了基于Elitist竞争机制的遗传进化训练方法. RBF神经网络具有很强的局部逼近能力, 而遗传算法具有优良的全局搜索与优化性能, 从而能够有效地对陀螺误差的非线性与时变特征进行建模与辨识. 实验结果表明: 该方法大幅度减少了光纤陀螺的误差, 从而提高了移动机器人导航定位的精度.     

小波理论及其在光纤陀螺信号分析中的应用

分析了Ｆｏｒｉｅｒ变换、短时Ｆｏｕｒｉｅｒ变换和小波变换的不同特点以及光纤陀螺信号噪声产生的原因。根据光纤陀螺信号零点漂移的非平稳随机性和非正态分布特性,提出了利用小波变换所具有的时频局部化优点对其随机过程进行功率谱分析,在此基础上给出了随机过程的时－频功率谱的分析方法,选用具有良好紧支性的Ｍｅｘｏ帽小波为母小波对光纤陀螺随机噪声有序列进行处理,仿真结果表明,基于小波理论的时－频功率方法对光纤陀螺信号随机过程分析的有效性。     

对光纤陀螺寻北仪二位置寻北方案的改进

在传统二位置寻北方案基础上,针对光纤陀螺寻北仪提出了一种新方案。它将传统的水平面内旋转寻北改为竖直面内翻转寻北,所以不再需要像以往寻北仪那样在寻北时间和寻北精度之间进行折衷处理,可以在减少寻北时间的同时,提高寻北精度,并使寻北仪对光纤陀螺仪（FOG）和转台性能的依赖程度大幅降低。     

光纤陀螺温度漂移自适应建模研究

针对光纤陀螺温度漂移模型参数随环境温度或陀螺本身工作状态的不同产生缓慢变化的现象，通过自适应建模的方法，自动修正模型参数，准确揭示了陀螺温度漂移特性．     

铂电阻数字测温的研究

本文堤出一种连续式非线性Ａ／Ｄ转换器。其电路简单，线性比精度较高，用于铂 电阻温度传感器．在－２００℃到 ＋６５０℃的全温度范围内线性化误差为０．０５８％． 按上述原理．采用 ＣＭＯＳ大规模集成电路 Ａ／Ｄ转换器研制的铂电阻数字温度计， 在上述温度范围内．实测精度为０．１２％． 本文论述了电路最佳参数Ｉ．Ｋ的选泽方法．给出采用小型计算帆（ＰＣ－１５００） 求最佳参数 Ｉ．Ｋ的两个实用程序。可根据要求，在任意温度范围内．求出最佳的 Ｉ．Ｋ值和与之对应的误差．本文还提出进一步提高线性比精度的方法．以扩大应用 范围．     

FIR滤波器在光纤陀螺中的应用

光纤陀螺的研究主要分为光路和电路2个部分,电路部分中数字信号处理的算法影响整个光纤陀螺系统的精度．介绍了平滑滤波器和基于分布式算法的FIR滤波器的基本原理;采用Matlab工具箱中的fdatool设计了滤波器系数,并进行了仿真,仿真结果表明设计可靠、合理且满足设计要求;最后使用VerilogHDL语言实现了滤波器硬件电路．     

IFOG: 数据网格上的缓冲索引架构

研究数据网格中快速副本定位和一致性存取问题。基于对数据网格中的副本缓冲、缓冲副本的跟踪、临近副本的感知等问题的关联分析,提出了一种数据网格上的分布式缓冲索引架构(IFOG),并利用该架构有效地实现了快速副本定位和存取算法。模拟试验表明,IFOG架构在快速定位临近副本方面表现出色,极大地改善了数据网格的副本定位服务(RLS)的效率。同时,基于IFOG架构的一致性存取算法能够在不增加副本一致性维护代价的前提下为数据网格应用提供更高的数据访问速度。     

光源功率波动对闭环光纤陀螺输出的影响

在全数字闭环干涉式光纤陀螺基础上 ,推导出了闭环光纤陀螺输入输出的表达式 ,指出了在角加速度存在的情况下 ,光源功率的波动产生陀螺的输出误差 ,通过仿真得出了角加速度与光源功率波动对陀螺输出影响之间的关系。在研制高精度光纤陀螺时必须补偿光源功率波动引起的误差     

IFOG:数据网格上的缓冲索引架构

研究数据网格中快速副本定位和一致性存取问题。基于对数据网格中的副本缓冲、缓冲副本的跟踪、临近副本的感知等问题的关联分析,提出了一种数据网格上的分布式缓冲索引架构(IFOG),并利用该架构有效地实现了快速副本定位和存取算法。模拟试验表明,IFOG架构在快速定位临近副本方面表现出色,极大地改善了数据网格的副本定位服务(RLS)的效率。同时,基于IFOG架构的一致性存取算法能够在不增加副本一致性维护代价的前提下为数据网格应用提供更高的数据访问速度。     

用于干涉型光纤陀螺温度漂移辨识的RBF神经网络改进算法

针对干涉型光纤陀螺(IFOG)温度漂移的辨识,推导了径向基神经网络(RBFNN)中隐含层神经元、网络的抗噪声性能和拟合精度三者之间的关系,并在此基础上提出了一种新的径向基函数神经网络辨识学习规则.该方法具有很强的抗噪声性能,网络输出不会被陀螺噪声所污染,同时能动态地确定神经元数,辨识精度高,有效地避免了传统RBF网络学习算法中事先固定网络结构可能存在的盲目性.实验结果表明,该方法能够快速、准确地辨识IFOG的温度漂移.     

多物质二维流体动力学程序MMIC的理论基础及其应用研究

针对多物质弹塑性流体动力学问题提出了一种Euler型有限差分算法。基于该算法,用面向对象的C 语言编译了MMIC-2D计算程序,开发了与之相配套的前处理软件MESH-2D、后处理可视化软件VISC-2D,并对球形装药土中爆炸这类典型的爆炸问题进行了二维数值模拟。数值模拟结果与实验结果相吻合,表明文中所提出的算法和计算程序合理、有效,可以用于进行工程数值仿真计算。     

非均质土层的深基坑支护工程计算

本文基于工程实际的非均质成层土层，对深基坑支护工程中的板桩计算采用迭代积累方法，所给出公式和迭代条件，有利于手算和程序设计，由此可进行深基坑支护方案的比较和深基础工程的设计与选择；并附有应用算例以资验证．