SLD光源谱型对光纤陀螺精度的影响

光纤陀螺仪的精度受到Sagnac相位差测量精度的限制,因此,减小相位差测量误差至关重要。通过相干函数,研究了SLD光源光谱形状及其纹波对光纤陀螺仪精度的影响,并结合实际情况进行了验证,最后给出了光纤陀螺对光源光谱的要求以及光源确定情况下陀螺的设计方向。     

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     

打破圆偏振光纤环形腔激光陀螺中闭锁的新方法

利用琼斯矩阵方法,证明了在光纤圆偏振激光陀螺系统中引入法拉第磁光介质后,双向激光的偏振态依然是正交圆偏振态,仅仅引入了非互易相位;得到了引入非互易相位后,陀螺的两束激光频差和陀螺转速动态关系的解析表达式;给出了需引入的最小非互易相位与后向散射耦合系数之间的关系表达式.分析表明,引入法拉第磁光介质后,既保持了对空间烧孔效应的抑制,又避免了由后向散射引起的闭锁效应,从而为无闭锁光纤环形腔激光陀螺的实现提供了新的理论方法.     

光纤陀螺寻北滤波方案研究

提高寻北精度和缩短寻北时间是光纤陀螺进行方位寻北需要解决的主要技术问题。本文通过采用粒子滤波算法对光纤陀螺的噪声和零位漂移进行滤除和补偿,并建立多位置寻北模型。根据陀螺的实测值,用计算机仿真的方式解算出真北方向。分析比较结果显示,粒子滤波算法可以在保证寻北精度条件下实现快速寻北。证明了该方案的可行性和实用性。     

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.     

大气气溶胶光学参数的高光谱分辨率激光雷达探测研究

系统地介绍了国内第一台基于碘吸收滤波器的高光谱分辨率激光雷达系统,及有关的数据处理和测量结果．该系统以种子激光注入的窄带Nd：YAG激光器作为发射光源,利用碘吸收滤波器作为高光谱分辨率滤光器件,将接收到的激光后向散射信号分成能量监测和光谱监测两个探测通道,实现对大气气溶胶散射和分子散射的光谱分离．在没有其他假设、仅利用标准大气模型计算结果的情况下,直接测量得到气溶胶后向散射比、后向散射系数．与以往米散射激光雷达大气气溶胶参数提取方法如Klett方法相比,该测量方式无须激光雷达比即气溶胶消光系数对后向散射系数之比的假设．     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.     

光发射源静态线宽对外调制光纤通信系统传输特性的影响

在２．５Ｇｂ／ｓ的光纤通信系统中,通常采用外调制技术以避免光源啁啾对传输距离的限制。这时系统传输特性的恶化主要来源于由光发射源静态谱线中的相位噪声经传输后转化而成的强度噪声（ＰＭ－ＡＭ噪声）,以及光纤中的受激布里渊散射。文章通过将ＰＭ－ＡＭ噪声项引入Ｐｅｒｓｏｎｉｃｋ－ＣＣＩＴＴ误码率计算方法,从理论上研究了ＰＭ－ＡＭ噪声对系统传输特性的影响,并通过２．５Ｇｂ／ｓ３００ｋｍ传输实验的结果加以验证,同时也分析了系统中受激布里渊散射阈值与光源线宽的关系。所得的结果可为系统设计工作中综合考虑二者的影响提供一定的依据。     

基于光子射频波高次倍频的深度融合通信研究

文中提出了基于光子射频高次倍频的微波与光纤深度融合的通信系统架构,从理论上论证了在已调制光信号中只存在奇数光谱边带所携带的调制信息,而偶数光谱边带不包含调制信息,并且在输出光谱边带中不存在二阶光谱边带. 在已调光信号传输到基站后,用中心光谱边带作为下行数据信号传输链路的激光光源,用分离出的低的第四阶光谱边带作为上行基带传输链路的激光光源,用高的和低的第三阶光谱边带拍频产生光子射频波. 通过专业仿真套件对25 km标准单模光纤传输的信号进行了模拟测试,分别得到下行光纤链路信号和上行光纤链路信号的清晰眼图和良好的误码率. 在该系统网络架构中,基站侧没有激光光源,其复杂度降低;利用光子射频波高次倍频直接产生毫米波,极大简化了射频处理单元.     

基于喇曼散射的分布式光纤温度检测系统的研究

本文综述了当前基于后向散射的分布式光纤温度检测系统的理论基础,分别是基于后向喇曼散射、后向布里渊散射和后向瑞利散射类型的传感器.分析了目前研究较多最为成熟的基于喇曼散射的分布式光纤测温系统,根据对光纤传感器中弱光信号特点的研究,指出在保证温度分辨率的前提下缩短系统温度响应时间的方法,改善了系统的信噪比,提高了系统的实用性.     

光孤子通信系统中非理想光源的影响

研究了非理想光源对孤子通信系统的影响,用变分方法分析初始波形失配的影响,用数值方法分析了频率啁啾的影响,并用逆散射微扰方法分析了光源噪声的影响.结果表明,初始波形的失配引起脉冲脉宽的周期性变化,初始频率啁啾的存在也会引起脉宽的涨落,而光源噪声则引起脉冲到达时间产生抖动.     

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。     

小波滤波在光纤陀螺信号处理中的应用

光纤陀螺作为陀螺稳定平台伺服系统稳定回路的反馈测量元件,其输出噪声直接影响伺服系统控制精度。抑制陀螺的输出噪声是改善伺服系统特性的有效手段之一。本文提出一种基于小波多分辨分析结合均值滤波的方法,能有效降低陀螺的输出噪声。通过仿真实验,验证了小波实时滤波算法对陀螺输出信号进行滤波消噪处理的可行性和有效性。     

动态偏置干涉型光纤陀螺温度噪声的研究

从理论上分析了动态偏置干涉型光纤陀螺的温度噪声．在此基础上，进一步研究了调制频率对温度噪声的影响．最后给出抑制这种噪声的有效方法．     

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。     

基于Faraday效应的光纤陀螺频率响应测试方法

为解决光纤陀螺全频带频率响应测试问题,提出了基于光纤陀螺Faraday效应的频率响应测试原理。用有限元法建立光纤环的传输模型,在使用高折射率光纤和光纤环固化条件下推导了光纤陀螺的Faraday效应输出模型,得出光纤陀螺Faraday效应输出与磁场强度成正比的结论。根据光纤陀螺的检测原理,分析了该测试方法与角振动台测试法的等效性。设计了模型验证实验,结果表明该方法可以克服角振动台测试法输出频率低的缺点,可以对光纤陀螺的全频带频率响应进行测试。     

基于光纤传感器的甲烷气体浓度信号采集方法

基于光谱吸收法设计了一种反射型光谱吸收光纤传感器网络结构,该结构可以完成对远距离多点甲烷气体浓度的实时测量。为了能够保证光谱扫描波长中心值与甲烷气体吸收峰相同,激光光源通过波长调制光谱完成调制,采用调整三角波的幅值与偏移量对光源波长进行调整。在接收端,为了对光电信号进行有效的采集,设计了一种多点高速信号的采集方法,并分析其调制深度的影响。实验证明,软件采集算法以及合适的调制深度能够满足工程中光纤气体传感器多点采集的精度要求。     

热光源谱域光学相干层析成像系统

根据热光源具有极短的相干长度、能够提高系统的轴向分辨率的特点,设计了一种使用热光源的谱域光学相干层析成像系统.利用高斯函数计算得到的理想光谱密度与光谱仪测量的实际光谱密度之间的比值,得出了不同波长对应的光源光谱密度的校正系数,将校正系数与所测干涉光谱值相乘,得到了校正后的理想干涉光谱值.实验结果表明:高斯校正后,样品的一维散射势得到锐化,散射势峰值变大,系统的轴向分辨率变高;高斯校正后使二维层析图像的质量得到了提高,样品的薄膜边界变得清晰.因此,系统具有分辨率高、成像速度快、测量精度高和对样品无损伤的特点,在薄膜厚度的无损测量方面有着广泛的应用前景.     

可用于光纤Bragg地震检波解调系统的光源设计研究

将掺铒光纤超荧光光源的技术部分与解调相结合,设计出了可应用于光纤Bragg地震检波解调系统的ASE光源,光源输出光谱具有良好的线性度,使得利用ASE光源作为边缘滤波器的解调方法可以可靠的用于光纤光栅地震检波器。     

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.