光纤陀螺光纤环的热应力分布仿真分析方法

介绍了光纤陀螺在实际应用过程中的环境适应性问题,并从光子晶体光纤的结构特点出发,总结了光子晶体光纤的独特应用优势,指出将光子晶体光纤应用于光纤陀螺中可很好地解决温度、磁和辐射敏感等问题。通过实验研究,验证了实心保偏光子晶体光纤的损耗、模式特性,以及温度、磁场和核辐射对此种光纤的影响。同时,研究开发了它与传统保偏光纤的熔接对轴技术,熔接点损耗和偏振串音达到0.7db和-25db。在此基础上,研制出光子晶体光纤陀螺样机,陀螺零漂达到0.09(°)/h。研究和对比表明:在光纤陀螺中用光子晶体光纤代替传统的光纤,在减小温度、辐射、磁场的影响和进一步提高光纤陀螺性能方面具备很大的潜力。

为提高光纤耦合器性能稳定性,减少其对光纤陀螺输出的影响,首先建立了耦合器分光比与各参数间关系的数学模型,分析了环境变化对单模耦合器分光比稳定性的影响;其次建立了分光比稳定性与光纤陀螺输出误差间关系的数学模型,仿真与实验结果表明,当光纤陀螺存在角加速度时,光纤耦合器分光比变化率越大,光纤陀螺输出误差越大。当分光比变化率△c.r>1.4e-03/s,不到1min即可使光纤陀螺输出误差ε>0.001(°)/h,对中高精度光纤陀螺的输出准确度将造成严重影响。提出了降低光纤耦合器分光比变化率的一些方法,对光纤陀螺的光路设计和耦合器的适当选取具有较大参考价值。

光源良好的平均波长稳定性是保证光纤陀螺标度因子稳定性的重要条件。而光纤光源平均波长的变化主要源于环境温度的变化。为了使光源获得更好的输出特性,需要对光源泵浦温度进行精密控制。文中阐述了一种基于fpga和max1968芯片设计的光纤陀螺用光纤光源泵浦温度自动控制(atc)技术。控制过程中提出了一种新的控制算法--递进式pid。与传统pid算法相比,递进式pid算法的最大特点是其各个参数可以随外界环境而变化。经试验测定,泵浦的温度稳定性能够稳定在±0.03℃以内,因而泵浦具有很好的平均波长稳定性。

针对干涉型光纤陀螺,研究了一种新的收发一体模块,从对sld光源建模入手,根据该模型,设计了小型化的光学系统。在这个系统中,通过对光源发出的光进行扩束并准直来提高耦合效率,最后,用zemax软件进行了仿真,分别对光线传播的轨迹及其能量进行了计算,仿真的结果证明了设计的优越性。这种收发模块采用与偏振无关技术,体积小、可靠性高。与应用较为广泛的混偏技术相比,可以有效改善温度变化、振动等因素对光纤陀螺系统精度的影响,从而提高光纤陀螺的整体性能。

光纤是光纤陀螺的核心器件之一。光纤的性能参数直接决定光纤陀螺的性能。常规硅芯光纤制造工艺比较成熟,但受限于物理条件,"克尔效应"、"瑞利背向散射效应"、"法拉第效应"和"舒珀效应"影响比较大。近年来,基于光子带隙效应的导光机制与传输特性制成的在空气中传输光线的空芯光子带隙光纤逐渐应用在光纤陀螺制造中。介绍空芯光子带隙光纤的性能特点,尤其是相比常规硅芯光纤的优势;空芯光子带隙光纤的技术发展潜力;展望其在光纤陀螺中的应用前景。

针对全数字闭环光纤陀螺,分析阶梯波复位不理想时对陀螺标度因数和零偏稳定性的影响。在陀螺闭环系统中加入第二反馈回路,可实现调制通道增益自动调整。研究了复位误差的解调原理,在采用积分控制规律的基础上,推导回路的传递函数,并分析系统的过渡过程和稳态误差。实验结果表明,加入第二反馈回路可以在不干扰主回路工作情况下,消除复位误差,改善陀螺性能。

分析了外加应力对光纤消光比的影响,对封装后的光纤线圈建立了简化的力学模型。根据弹性力学原理,利用有限元分析方法对其进行热应力分析,结果表明通过减小胶粘剂的热变形量可以减小对光纤的热应力影响。此外还进行了实验验证,所得实验结果与理论分析基本符合。

电锤是一种常见的电动工具,以其独特且强大的钻孔功能和便捷的使用方式广泛应用于建筑和装饰等工程领域。特别是在室内外悬挂安装工程等方面更是不可或缺。然而,在电锤的使用过程中却经常发生一些伤人事故,严重地威胁作业人员的人身安全。例如在钢筋混凝土钻孔作业时,一旦钻头遇到钢筋突然卡住,扭矩瞬间加大,致使锤身发生反转而扭伤作业人员的手臂,轻者会造成作业人员软组织扭伤,重者则会让作业人员的骨折乃至有生命危险。因此,电锤的安全性就成为电锤设计的重要内容。

基于干涉型光纤陀螺的小型化和工程化设计要求,研究了一种新颖的收发一体模块,从对sld光源进行建模入手,设计了小型化的光学系统。并用zemax软件进行了仿真。这种收发模块采用全保偏技术,体积小,可靠性高,可以有效地抑制光源与耦合器的串音干扰。与应用较为广泛的混偏技术相比,可以避免温度变化、振动等原因对光纤陀螺系统精度的影响,从而提高光纤陀螺的整体性能。

分析了光纤陀螺用探测器模块在辐照条件下的失效模式,针对元器件的材料、结构、表面处理等方面提出了抗辐射的设计方案,测试了采用该方案设计的探测器模块的参数随辐照的变化情况,结果表明模块的抗辐照效果明显,能够满足探测器组件抗辐射的要求。

针对油气井测量所面临的小口径、高温、高冲击等环境挑战,研究了一种应用小口径光纤陀螺和mems加速度计构成的新型油气井用快速定向测斜系统,为确保该环境下的测量精度,提出了快速粗测与精测相结合的方法,设计了优化的二位置寻北方案,通过旋转自动调整测量位置,并用小波滤波对信号进行处理,以实现仪器快速精密定向测斜。论文给出了系统方案、寻北测斜算法和小波滤波算法。测试结果表明:该系统90s定向精度优于±1°,倾角精度达到±0.1°以内,信号传输距离超过9000m。该方案采用了固态结构的惯性敏感器,使系统抗冲击能力大大提高,可靠性增强,各主要指标均优于传统动调式定向仪,非常适合全天候野外作业环境,具有广阔的应用前景。

系统研究和分析了国产超辐射发光二极管(sld)光源的热敏电阻器的全温温度特性。试验和分析结果表明:不同sld光源内的热敏电阻器特性存在不一致性,而不同厂家的光源之间的这种不一致性更为显著;部分厂家的sld光源的监测热敏电阻器与控制热敏电阻器差异较大,已失去监测价值;热敏电阻器与温度的关系更接近steinhart-hart方程,而非普遍使用的指数形式;在中精度光纤陀螺的温控范围内,热敏电阻器的温度系数为435±10ω/℃,而不是普遍认为的500ω/℃。该结果一方面为设计数字化温度控制方案提供了更为严格的热敏电阻器的温度模型,另一方面,细化了光源温控精度的评价标准,可进一步提高温控效果。

在熔融拉锥法制备保偏光纤耦合器工艺基础上,对小尺寸、高温度稳定性保偏光纤耦合器的研制工艺进行了研究.采用小火焰设计有效缩短了耦合器的封装尺寸,保偏光纤耦合器几何尺寸达到φ3mm×30mm.通过不同封装工艺的实验,实现了具有高温度稳定特性的保偏光纤耦合器,器件在全温变化范围(-40℃～60℃)内分光比变化量小于2%,串音变化量小于3db.

报道了一台适用于分布式光纤传感的全光纤激光器。激光器基于主振荡功率放大(mopa)技术,种子光源为半导体激光器,放大器为掺铒光纤放大器。实现了重复频率和脉冲宽度分别独立可调的激光输出,中心波长为1550nm,光谱的3db带宽小于0.2nm,获得的最高峰值功率为1.1kw,输出的激光脉冲中放大自发辐射(ase)功率分数的最大值低于10%。

一、馈电式光缆应用 1.1光纤直放站应用中的问题 光纤直放站可以弥补在室内分布系统中的电缆损耗，有效解决了村庄、公路小区、地铁、大型酒店、 高层建筑等场合的覆盖。与其他类型直放站相比较有如下特点： (1)工作稳定，覆盖效果好； (2)设计和施工更为灵活； (3)避免了同频干扰，可全向覆盖,干扰少； (4)适用于gsm宽带信道选择型、cdma宽带信道选择型； (5)单级传输距离长达50km以上，扩大覆盖范围； (6)可提高增益而不会自激，有利于加大下行信号发射功率； (7)信号传输不受地理条件限制 光纤直放站的优势多，但同时也给工程施工带来了众多不便。主要表现为： 1、远端机供电的不便性，由于近端通常在通信机房内，可采用通信机房供电设备，但是远端一般在墙 壁挂放或者室外挂放，设备需单独取电，很不方便。 2、远端电源在突发断电情况下，没有备用电源，影响通信设备的工作

精心整理 第四章工程实现 fogss是一个精密的机电系统装置。通过工程设计工作，基本完成了前阶段预期期间的 工程要求，同时发现了一些技术上的问题。本章将就硬件配置、控制系统综合、软件设计展 开讨论。 4.1硬件组成 硬件系统的基本框图如图4-1所示。系统由从结构上由两大块组成：外框架回路（组件 名称上标注1）和内框架回路（组件名称上标注2），内环对外环有耦合作用，为了设计方便， 通过光电编码器对环架进行了解耦。这样，每个环架实现了单入单出，并且环架的控制律的 设计是类似的。 在硬件设计上，作了以下考虑： 1.采用工业pc和运动控制卡go400组成控制计算机系统。 这样可以避免设计繁杂的硬件电路，并且可以使用pc机功能齐全的软件系统，便于 软件编程和系统调试。 2.采用compumotor公司的直接驱动方式的无刷直流电机作为执行器。 直接驱动电机的精度较高，而且可

光纤-光缆-光纤连接器,光纤插芯,光纤测试资料教材

双干涉光纤陀螺是一种新型光纤陀螺,可加倍sagnac信号,具有轻小型、高信噪比的优点.为改善双干涉光纤陀螺光纤环的温度性能,针对其光路建立了光纤环温度致非互易误差模型,仿真分析了光纤环中90°熔点位置对温度致非互易误差的影响,提出了将90°熔点置于光纤环中点时陀螺的温度致非互易误差将显著减小,并进行了实验验证,实验结果与理论分析相符.结果表明将90°熔点置于光纤环中点可使双干涉光纤陀螺的温度致非互易误差降低为原来的1/400.

为优化双程后向结构的掺铒光源,分析了光纤长度、泵浦功率和温度的变化对光源平均中心波长的影响,初步确定了掺铒光纤长度的优化范围,并在全温度范围内进行实验验证。实验选用的980nm泵浦源电流为110ma,掺铒光纤的长度为12.5m,该装置的输出功率为13.26mw,光源的平均波长稳定性为0.6℃-1。通过建立光谱分布优化仿真模型,实现输出光谱的近高斯分布,3db带宽达到32nm。经过优化后得到的掺铒光纤光源具有输出功率高、平均波长稳定性好、输出光谱呈高斯分布等优势,是高精度光纤陀螺的理想光源。

目前弹载惯性测量组合测试标定精度受外界干扰影响较大,特别是光纤陀螺温度稳定性低,易受环境温度影响参数变化,导致误差补偿效果不好。针对该问题,提出设计一种光纤陀螺旋转惯性测量组合。在惯性测量组合外加旋转轴,在导弹飞行过程中使惯性测量组合绕旋转轴连续旋转,将射前补偿不完全误差调制为周期项,从而达到误差自补偿的效果。理论分析和仿真结果表明,通过旋转不仅能自动补偿与转轴垂直方向惯性仪表的常值误差和部分安装误差,而且能补偿加速度计部分一次项误差、二次项误差和部分交叉轴耦合项误差,选择合适的旋转方案还可以完全消除旋转速度与陀螺仪标度因数误差、安转误差的耦合误差。

通过建立光纤面板图像中的透过率与灰度的对应关系,运用数字图像采集、处理技术和面阵ccd成像技术,设计了用于测量光纤面板透过率分布的实验系统。通过实验给出了该系统的测量结果,并验证了该检测方法的可行性。

光纤及光纤熔接