光纤陀螺光纤环对称性检测系统的实现

论文摘要

温度漂移是制约光纤陀螺精度的主要因素之一,虽然在理想情况下,按对称绕制方法缠绕的光纤环应该能够明显抑制光纤环中的热致非互易相移,但各种非理想因素严重影响了光纤环的缠绕质量。本文基于对光纤环施加温度激励来检测光纤环缠绕对称性的方法,实现了能够用于光纤环对称性检测的系统。本论文主要完成的工作包括:基于光纤环三维温度响应模型,构建了通过对光纤环施加温度激励来检测光纤环缠绕质量的系统,其中包括光纤陀螺系统光路、温度控制及温度激励源的设计。在构建检测系统过程中,针对光纤环本征频率不易精确测量的问题,从光纤陀螺的调制原理出发提出了一种新的基于对称方波调制的测试光纤环本征频率的方法。与已有的测试方法相比,本方法具有更高的精度、速度、易于实现自动测量。根据光纤环对称性检测方法的实现过程,设计了一套基于Labview的该检测系统的的控制与测试软件。其主要功能包括光纤环本征频率的快速测量、数据的采集、存储与显示模块、陀螺系统的标定模块、检测系统的Allan方差分析模块、数据处理模块。借助检测系统及软件测试平台,开展了对比不同激励源在检测光纤环对称性的有效性方面的实验,通过实验分析确定了用于检测光纤环对称性较为有效的温度激励源;通过检测对称性不同的光纤环的实验,成功地验证了本检测系统用于检测光纤环的对称性的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤陀螺的发展状况
• 1.2 光纤陀螺的基本原理
• 1.3 光纤环及其缠绕质量的检测
• 1.4 本课题的研究目的、意义及主要工作
• 1.4.1 本课题的研究目的与意义
• 1.4.2 本课题的主要工作
• 1.5 本章小结
• 第二章 光纤环对称绕法及其对称性的检测方法
• 2.1 光纤环热致非互易噪声机理
• 2.2 光纤环的绕制方法及热致噪声的克服
• 2.3 对称绕法绕制光纤环易存在的缺陷
• 2.4 基于温度激励模型的检测方法
• 2.4.1 三维光纤环温度响应模型
• 2.4.2 基于温度模型的检测方法
• 2.5 本章小节
• 第三章 光纤环对称性检测系统的设计与构建
• 3.1 检测系统的光路设计
• 3.2 检测系统的硬件结构
• 3.2.1 系统调制解调电路结构
• 3.2.2 温度控制及激励源的设计
• 3.3 本章小节
• 第四章 基于Labview 的系统测试与控制软件设计
• 4.1 光纤环本征频率的快速精确测量
• 4.2 陀螺的标定及其自动测试平台
• 4.3 数据采集及波形显示控制模块
• 4.4 光纤环缠绕对称性检测系统的误差分析
• 4.5 光纤环对称性检测实验数据的处理与分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 光纤环对称性的检测实验
• 5.1 对比不同激励源检测光纤环对称性的有效性实验
• 5.1.1 对比径向激励源在检测光纤环径向对称性的有效性
• 5.1.2 对比轴向激励源检测光纤环轴向对称性的有效性
• 5.1.3 对比周向激励源在检测光纤环周向对称性的有效性
• 5.2 验证检测系统用于检测光纤环对称性的有效性实验
• 5.2.1 检测系统用于检测光纤环径向对称性的有效性实验
• 5.2.2 检测系统用于检测光纤环轴向对称性的有效性实验
• 5.2.3 检测系统用于检测光纤环周向对称性的有效性实验
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢