有源谐振腔式激光陀螺闭锁效应研究

摘要

随着现代物理学和惯性技术的发展,激光陀螺以其独特的优点成为惯性传感器的一个发展方向.在激光陀螺的研制过程中,如何减小或消除闭锁效应是激光陀螺的一大难点,一直阻碍着激光陀螺的发展.该文围绕减小或消除有源谐振腔式激光陀螺闭锁效应展开了分析研究,提出两种偏频方案,并进行了仿真试验和分析.该文从理论上分析了闭锁效应产生的机理,比较研究了常见的六种减小或消除闭锁效应的技术(恒定偏频、抖动偏频、速率偏频、塞曼偏频、磁镜偏频、四频差动)的基本原理及其优缺点,重点对抖动偏频技术、速率偏频技术进行了较为详细的理论研究,推导了抖动偏频激光陀螺的数学模型,提出速率偏频转台角加速度的设计计算方法.该文还对抖动加噪偏频技术、速率加噪偏频技术的可行性进行了原理性分析,提出偏频方案,并进行了仿真试验和分析,结果表明:合理的加入噪声系统,不仅不会影响陀螺漂移稳定性,反而会很好地改善陀螺比例因子线性度,有效减小了锁区阈值.为激光陀螺的推广应用打下了基础.

目录

文摘

英文文摘

第一章导论

1.1激光陀螺技术的发展过程及现状

1.2激光陀螺的特点

1.3激光陀螺的分类

1.4激光陀螺的基本原理

1.5激光陀螺的闭锁效应与拍频方程

1.6激光陀螺输入输出特性及其近似表达式

1.7本章小结

第二章激光陀螺的几种常见的偏频技术

2.1恒定偏频技术

2.2抖动偏频技术

2.2.1理想抖动偏频激光陀螺拍频方程的数学描述

2.2.2抖动偏频时激光陀螺锁区变化的特点

2.3速率偏频技术

2.3.1理想速率偏频激光陀螺拍频方程的数学描述

2.3.2速率偏频下陀螺锁区变化的特点

2.4磁镜偏频

2.5 Zeeman偏频

2.6四频差动陀螺

2.7几种偏频方法的比较

2.7.1抖动偏频与速率偏频的性能比较

2.7.2抖动偏频与速率偏频的应用范围比较

2.8本章小结

第三章抖动偏频的过锁理论分析

3.1抖动偏频激光陀螺过锁时间分析

3.2抖动偏频激光陀螺过锁误差分析

3.2.1小速率输入时的过锁误差分析

3.2.2全动态范围的近似分析

3.3本章小结

第四章抖动偏频激光陀螺加噪技术

4.1抖动偏频加噪原理分析

4.2抖动加噪偏频方案及仿真试验结果

4.2.1利用白噪声实现抖动加噪偏频

4.2.2利用PWM的调宽波实现抖动加噪偏频

4.3本章小结

第五章速率偏频技术的探讨

5.1对速率偏频转台反转加速度要求的分析

5.2对正反转有差异时速率偏频激光陀螺的分析

5.3速率偏频激光陀螺加噪技术探讨

5.4本章小结

第六章总结

作者发表的论文及取得的成果、奖励

参考文献

致谢