陀螺用光纤环全面质量检测研究

论文摘要

光纤陀螺仪诞生于1976年,目前已经发展成为惯性技术领域具有划时代特征的新型主流仪表。而光纤环是光纤陀螺仪的核心器件,它的性能直接关系到光纤陀螺的质量。本文完善光纤环静态参数检测手段的同时,优化和改进温度、振动激励瞬态检测手段,初步探讨了保偏光纤环静态参数与偏振串扰的关系,首次提出保偏光纤环二次串扰理论和相应的实验分析。提出了采用分布式偏振串扰分析仪用于保偏光纤环的测试,实现了绕制中在线检测,并有效的控制了光纤环的质量,经过大量光纤环的检测,初步建立了较完善的光纤环全面检测体系。本文的主要内容如下:1.光纤环静态参数检测改进与优化。首先,介绍光纤陀螺光纤环静态参数的各项指标以及分析方法,其次,介绍了动态寻北法,并以此测定系统消除地球转速影响的位置及其实现技术。2.光纤环动态参数检测改进与优化。首先,介绍了光纤环温度、振动动态检测系统。其次,对于光纤环动态检测系统中的调制误差进行分析。最后,提出了基于调制误差的光纤环本征频率快速检测方法。3.初步探讨了保偏光纤环偏振串扰对陀螺性能影响的理论问题,总结了光纤陀螺保偏光纤环各类偏振误差,对保偏光纤环偏振二次串扰理论进行了初步的分析和仿真。4.采用偏振串扰测试初步验证偏振误差理论及提高保偏环质量的研究。首先,对前面偏振串扰理论进行初步的验证,对保偏光纤环静态参数与偏振串扰之间关系进行了实验分析。其次,提出了将偏振串分析用于保偏光纤环绕制质量提高的研究,包括绕制中在线监测、原料光纤质量检测、成品光纤环总体检测和光纤环热应力检测、固胶与应力释放监控。最后,通过不同温度下偏振串扰测试估算了保偏光纤环的双折射随温度变化系数。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 光纤陀螺的基本原理和结构
• 1.2 光纤陀螺的研究状况
• 1.3 光纤环主要绕法
• 1.4 光纤环的绕制缺陷分析
• 1.5 光纤环绕制工艺简介
• 1.6 现有光纤环检测手段简介
• 1.7 本文的研究目的和主要内容
• 1.7.1 本文的研究目的
• 1.7.2 本文的研究内容
• 第二章 光纤环静态参数检测改进与优化研究
• 2.1 光纤环静态参数检测介绍
• 2.2 动态寻北法得到消除地球转速影响位置
• 2.2.1 动态寻北法对检测系统的意义
• 2.2.2 动态寻北法基本原理与基本算法
• 2.3 光纤环检测系统动态寻北实现技术
• 2.3.1 设计寻北调整架
• 2.3.2 光纤环检测系统动态寻北控制与分析软件设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 光纤环动态参数检测改进与优化研究
• 3.1 光纤环动态参数检测系统介绍
• 3.2 光纤环检测系统调制误差分析
• 3.2.1 方波调制误差
• 3.2.2 方波调制误差MATLAB 仿真与实验验证
• 3.2.3 方波调制误差对光纤环检测系统影响
• 3.2.4 利用高精度占空比调制方波抑制调制误差
• 3.3 基于调制误差的光纤环本征频率快速检测方法
• 3.3.1 传统光纤陀螺检测本征频率的方法
• 3.3.2 基于调制误差的光纤陀螺光纤环检测系统本征频率自动检测系统的实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 光纤陀螺保偏光纤环偏振串扰误差的理论分析
• 4.1 保偏光纤的偏振串扰模型
• 4.2 保偏光纤陀螺偏振误差简介
• 4.2.1 一次串扰保偏光纤环偏振误差分析
• 4.2.2 保偏光纤环二次串扰现象和光谱调制度对其静态参数的影响
• 4.3 光纤陀螺保偏光纤环偏振二次串扰理论分析和仿真
• 4.3.1 保偏光纤环偏振二次串扰理论基本分析
• 4.3.2 各个波列的相位分析
• 4.3.3 各个波列相位之间关系
• 4.3.4 各个波列相位干涉情况
• 4.3.5 关于重要相位的ΔφM 和φ0（t ） 估算
• 4.3.6 对二次串扰误差的估算
• 4.3.7 对实际绕制光纤环指导意义
• 4.3.8 对于二次串扰现象理论推导和仿真的总结
• 4.4 本章小结
• 第五章 采用偏振串扰测试初步验证偏振误差理论及提高保偏环质量的研究
• 5.1 分布式偏振串扰分析仪原理
• 5.2 保偏光纤环偏振误差理论实验验证
• 5.3 采用分布式偏振串扰检测以提高保偏光纤环绕制质量
• 5.3.1 保偏光纤环分布式偏振串扰检测基本原理
• 5.3.2 原料光纤检测
• 5.3.3 光纤环在线检测
• 5.3.4 光纤环整体绕制偏振串扰检测
• 5.3.5 固胶光纤环偏振串扰检测
• 5.3.6 光纤环热应力检测
• 5.4 保偏光纤环双折射随温度变化系数
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 论文发表和科研情况说明
• 致谢