激光陀螺

摘要： 基于Sagnac原理的环形激光陀螺仪的灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大,直接和地球固连,能精确监测地球自转角速度,在世界时精密测量、地震波检测、大地测量学、基础物理等领域有广泛应用。由于灵敏度随着陀螺尺寸增大而增大,故测地激光陀螺尺寸往往较大。但尺寸变大,腔的自由光谱范围变小,单纵模的获得变得困难。激光陀螺往往工作在基模下,针对激光陀螺模式问题,报道了国内首个主动式测地激光陀螺的模式实验结果,采用管道光阑实现单横模,临界增益方法使激光陀螺单纵模运行变得可能。通过光强反馈控制提高激光陀螺信号的稳定性,有助于地球自转角速度精确测量。

摘要： 大型激光陀螺是一种基于Sagnac效应的惯性传感器。随着尺寸的增加,基模运转和增益成为重要参数。针对镜片匹配、放电电流大小及腔长等,计算了ABCD矩阵与高斯光束的特征参数,验证了不同边长下环形谐振腔腰斑位置及放电电流对光阑的影响。实验结果表明,出光阈值处光斑质量最优,光斑最为平整,比值接近于1且对称结构有利于高效读取信号。这对大型激光陀螺腔体设计具有一定的参考意义。

摘要： 利用环形激光器模式理论,分析了多横模起振对激光陀螺干涉光斑的影响。结合高、低温下,棱镜式环形谐振腔光路微位移等特点,研究了光阑限模结构对陀螺限模质量稳定性的影响。利用猫眼激光器获得高阶横模单独振荡,研究了不同阶次横模干涉光斑的形貌特征,结合实验中记录到的变温条件下激光陀螺合光光斑,分析棱镜式激光陀螺合光光斑畸化对陀螺正常工作的影响。

摘要： 提出了基于静、动温变结合棱镜式激光陀螺零偏补偿方法。考虑到棱镜式激光陀螺信号存在噪声信号,对棱镜式激光陀螺零偏的估计与补偿存在负面影响,采用基于二代小波提升算法改进激光陀螺信号的滤波算法,将棱镜式激光陀螺信号实施分解并重构,完成棱镜式激光陀螺信号重构滤波;对滤波后信号使用棱镜式激光陀螺零偏补偿模型,在静态温变、动态温变环境中,估计棱镜式激光陀螺零偏值并对此进行补偿。研究结果表明:在不同温度环境中,该方法对棱镜式激光陀螺零偏补偿后,激光陀螺信号稳定性得以优化,棱镜的瞄准精度大于99%。

摘要： 本文根据强军新工科建设的目标要求,以激光陀螺实验课程为具体案例,针对传统实验课程中存在的学员探索创新能力培养薄弱、思政教育关注不够、实验实训时间不足、实验设备条件有限等突出问题:在教学内容方面,根据实战与不同知识层次需求对课程内容进行改进完善;在教学方法方面,同时采用虚拟仿真与实物实验相结合,以及线上线下相结合的教学方式,有针对性的对学员的实验基础操作技能与科研探索创新能力进行全面培养。通过这些方面的改革,有效克服了传统实验课程中的不足,提高了课程教学效果,也可为新工科其它专业实验课程的建设与改革提供参考。

摘要： 二频机抖激光陀螺捷联惯组在高动态载体上的角动态误差日渐成为影响其应用精度提升的重要因素。针对此问题,从各陀螺抖动耦合激励惯性敏感器本体组件圆锥运动产生误差,以及载体过载、振动环境引起陀螺敏感轴弯曲变形摆动产生单表级圆锥误差两个方面,对激光陀螺动态误差进行了理论分析。结合工程应用实际情况,分别对两项误差进行计算和仿真,得出理论误差可达0.01(°)/h以上,必须进行抑制的结论。根据误差产生机理,总结了合理配置各陀螺抖动频率和提升陀螺敏感轴弯曲刚度以抑制其弯曲变形的措施,并给出了抑制效果,可为提升激光陀螺捷联惯组角动态精度提供参考。

摘要： 反射镜的复用减小了空间三轴激光陀螺的体积,但也增加了其调腔难度.传统调腔技术沿用单轴激光陀螺的调腔模式对空间三轴激光陀螺进行调腔,步骤复杂且耗时较长.针对此问题,结合空间三轴激光陀螺的结构特点,分析了传统调腔技术效果欠佳的原因,并提出了一种双通道调腔技术.最后搭建了实验样机,利用双通道调腔技术对空间三轴激光陀螺进行调腔,并与传统调腔技术进行了对比.结果表明,在相同失准误差的要求下,利用双通道调腔技术可使空间三轴激光陀螺的调腔时间减少约70％.

摘要： 激光陀螺光强扫模曲线是陀螺稳频的依据,也是激光陀螺环形激光器振荡特性的基本表征,同时也是陀螺性能好坏的重要标志之一.通过引入新的参量——模高,描述光强扫模曲线的其他特征.光强扫模曲线模高是在腔长变化一个0.6328μm条件下对应光强的最大变化量,是反映光强扫模曲线尖锐度的特征量,该特征量与陀螺稳频精度、稳频响应时间等物理量直接相关,模高越大,则对应的稳频精度就越高,稳频响应时间越短.通过对激光陀螺扫模过程中模高产生的物理机理进行理论分析,确定出了影响模高的主要因素.通过理论分析、数值仿真得出:采取增大球面镜曲率半径、增大腔长、降低损耗、增大增益等措施,可使激光陀螺光强扫模曲线的模高增大3倍以上,这对于提升稳频精度、缩短稳频响应时间、降低陀螺比例因子非线性度误差、提高激光陀螺快速稳定性等具有重要的指导意义和工程实用价值.

摘要： 激光陀螺前置放大器是激光陀螺光电检测系统中极为重要的一部分,文中利用激光陀螺信号微弱、极易受干扰的特点,系统地研究了激光陀螺前置放大电路的噪声特性,并设计了一种低噪声、大动态范围的激光陀螺前置放大电路.对放大电路噪声模型进行分析,得出低噪声前置放大器设计中运算放大器、探测器等重要元件的选取原则,在电路结构上采用MOSFET共漏接法构成前置放大电路输入级能有效减小噪声.此外,光电转换电路的反馈支路设计可以提高信噪比.实验结果表明,该放大电路满足激光陀螺的实际要求,并且信噪比得到了提高.

摘要： 温度变化会引起激光陀螺抖动谐振频率的改变,进而引起激光陀螺机械抖动偏频的不稳定.为此,提出了一种新的基于CD4046锁相环的激光陀螺机械抖动控制系统,并对锁相环工作原理进行分析,在分析锁相环误差传递函数的基础上,给出了CD4046锁相环的跟踪精度和同步范围等设计指标.为消除机械抖动偏频带来的动态锁区误差,采用具有随机噪声特性的m序列对机械抖动信号加噪.实验结果表明,采用锁相环跟踪抖动机构谐振频率,在变温环境下可保证陀螺不失锁且频率的跟踪误差小于0.015 Hz,陀螺精度相比于自激振荡机械抖动控制系统提升了20％.

摘要： 针对激光陀螺旋转调制惯性导航系统,提出一种基于自适应滤波的正反连续旋转对准方法,利用绕天向轴旋转使水平陀螺漂移、加速度计零偏的影响受到抑制的特点,结合自适应卡尔曼滤波器,实现旋转对准方案.实验验证结果表明,旋转对准方法相较传统静基座对准方法,精度有明显提高,证明了该方法的有效性.

摘要： 温度补偿是提高激光陀螺零偏稳定性的有效方法.而全反射棱镜式环形激光器(TRPRL)的光路与反射镜式环形激光器的光路不同,有相当长的光路是在棱镜中通过,因此其光路-温度特性具有特殊性.利用红外线热像仪所得的图像,分析了TRPRL谐振腔的温度场分布;并根据介质折射率变化时谐振腔内光学元件的变换矩阵及光路的偏转模型等理论,研究了TRPRL谐振腔各部分的光路与温度的关系.并在此基础上,选择出对陀螺零偏影响较大的四个温度检测点.在-40°C～70°C循环试验获得的大量数据基础上,采用二阶零偏温度模型对数据进行处理和补偿,其结果验证了所选温度检测点的合理性并优选出补偿效果最好的两个温度检测点.补偿结果表明,变温下零偏稳定性提高65％以上.

摘要： 考虑当今陀螺技术对高精度、稳定性、可靠性的需求,针对传统陀螺存在过大的常值漂移和随机漂移的弊端,因而考虑目前精度很高的光学陀螺作为研究对象,然后结合结构色散而实现快光效应的理论和相关研究,然后从理论上提出了一种基于结构色散的新型快光增强型谐振式激光陀螺方法,并从理论上分析了结构色散的新型快光增强型谐振激光陀螺在提高灵敏度和精度的可行性;然后以纯数值理论验证,通过比较分析,结果表明基于结构色散的新型快光增强型谐振式激光陀螺方法可以有效提高陀螺灵敏度和精度的可行性.

摘要： 槽片是谐振系统中的球面反射镜，作为两个影响He-Ne激光器寿命的主要因素之一，其可靠性的提升对激光陀螺可靠性的提升有着重要作用。本文通过研究槽片材料及结构的可靠性,结合实际生产情况进行了可靠性试验方案设计.通过槽片可靠性增长试验、槽片加速寿命试验、环境应力筛选试验来进一步验证槽片可靠性设计的合理性,并为槽片的可靠性设计优化提供依据.

摘要： 本文主要研究利用Allan方差测试激光陀螺噪声指标的方法.首先,介绍Allan方差法的基本定义;然后,详细说明利用Allan方差提取激光陀螺的噪声指标的方法,并与功率谱密度法进行比较;最后,用Allan方差对某型激光陀螺的噪声特性进行分析.结果表明:采用Allan方差法对激光陀螺噪声指标进行分析,计算非常简单,当各种噪声混合时,不同的噪声显现在Allan方差图的不同区域,易于辨识.

摘要： 高品质光学元件的加工技术是激光陀螺制造的核心技术之一,尤其是棱镜式激光陀螺对光学元件的质量要求更是涵盖了角度、尺寸、面形、应力以及微观表面质量等全方位指标要素,不仅如此,各项指标要求都很高,以传统的光学加工技术来看,其加工难度极大,工艺加工过程复杂,加工周期长已经成为阻碍激光陀螺降低成本,批量生产的关键问题.目前利用微电子领域较为成熟的化学机械(CMP)抛光技术改善传统光学抛光法的诸多瓶颈,从而全方位提高光学元件的品质与加工效率,已经成为一种必然趋势和方向.本文初步研究了CMP技术在棱镜式激光陀螺光学元件抛光过程中的应用情况,并对该项技术在激光陀螺光学元件加工技术的全面应用进行了展望.

摘要： 激光陀螺是一种基于Sagnac效应的光学传感器,它对惯性角速度(或转动角速度)非常敏感,精度优于机械陀螺.世界上只有少数国家拥有这项技术.谐振腔是激光陀螺的核心部件,它由腔体、反射镜片、阴极和阳极组成.腔体内有四条同一平面上的光路孔,通过铟焊,光胶手段将电极,反射镜安装到腔体上,光路孔经高真空处理后注入适量氦氖气体,电极、反射镜与腔体的对接面确保氦氖气体的漏率几乎为零.本文分析了激光陀螺谐振腔密封的几个要素,针对漏气原因,提出改进方案.解决激光陀螺谐振腔慢性漏气等问题.通过对激光陀螺谐振腔密封焊的研究，以及对热压焊接和光胶原理的探讨，总结了谐振腔零件的清洗方法，提出对阳极工艺改进，通过生产实践。结果表明，这些清洗方法和阳极新工艺，提高了谐振腔防漏的能力。

摘要： 温度补偿是提高激光陀螺零偏稳定性的有效方法.而全反射棱镜式环形激光器(TRPRL)的光路与反射镜式环形激光器的光路不同,有相当长的光路是在棱镜中通过,因此其光路-温度特性具有特殊性.本文利用红外线热像仪所得的图像,分析了TRPRL谐振腔的温度场分布;并根据介质折射率变化时谐振腔内光学元件的变换矩阵及光路的偏转模型等理论,研究了TRPRL谐振腔各部分的光路与温度的关系.并在此基础上,选择出对陀螺零偏影响较大的四个温度检测点.在-40°C～70°C循环试验获得的大量数据基础上,采用成熟的零偏温度模型对数据进行处理和补偿,其结果验证了所选温度检测点的合理性并优选出补偿效果最好的两个温度检测点.补偿结果表明,变温下零偏稳定性提高58％以上.

摘要： 采用DEA介电分析技术,对胶黏剂的固化反应过程进行了测试,并利用采集的曲线,对固化反应进行了固化度分析,经强度测试,结合激光陀螺装配过程特点,确定了优化工艺;并设计了模拟件和产品件试验及少量投产,对优化工艺进行验证,满足激光陀螺的要求,效率提高57％,现已应用于产品生产线.

摘要： 陀螺的冗余配置是提高激光陀螺捷惯性导航系统可靠性的重要手段.本文是从制导控制系统对惯性器件高可靠长寿命要求出发,对几种典型的激光陀螺捷联惯性导航系统的冗余配置方案进行了分析.主要研究了激光陀螺捷联惯性导航系统冗余配置陀螺数量、配置结构对导航系统可靠性的影响.并在各激光陀螺故障的发生相互独立的前提下,以可靠性函数为工具,提出了确定各冗余配置方案的性能指标.以该性能指标为依据,对各种冗余配置方案的可靠性进行了分析和比较.所得结果可供惯性导航系统可靠性分析及工程上应用.rn 综上，对于采用相同数量激光陀螺的惯性导航系统，从系统可靠性来看，冗余陀螺采用斜置配置方式比正交配置方式具有更强的可靠性。因为相比正交配置方案，斜置配置方式是在保证系统完成全部测量功能的前提下，允许出现故障的陀螺数更多。随着冗余系统激光陀螺数量的增加，系统可靠性将提高。但并非冗余激光陀螺数量越多越好，因为它相应增加了系统的体积、重量和成本，而可靠性的增长并不显著。所以在选择系统冗余数量对系统进行可靠性评估时，也要考虑到系统的体积、重量、功耗和成本等问题。这一研究结果对以往凭经验选取陀螺仪构成冗余配置结构的情况给出了理论支持，为工程应用提供了确定斜置冗余配置最优陀螺数量的依据。

摘要： 本发明涉及一种用于SERF原子自旋陀螺仪的激光偏振稳定装置，其分光棱镜的透射光为输出光路，分光棱镜的反射光为监测光路；监测光路输出至偏振分光棱镜，偏振分光棱镜将输入的监测光路分成两路监测光，该两路监测光的分光比由监测光路的偏振方向决定；第一光电探测器、第二光电探测器接收所述两路监测光，并将光功率转化为电信号输出至控制线路，控制线路处理电信号，并通过测得的分光比变化输出控制信号至高精度电动可调节1/2波片，高精度电动可调节1/2波片接收输出光路并接收控制线路的控制信号，通过调节主轴角度调节输出光路的偏振方向。本发明布局合理，工艺实施方便，实现对激光器输出激光偏振方向的准确监测和调节，适用于SERF陀螺仪等系统。

摘要： 本发明属于惯性导航设备技术领域中激光陀螺组合偏频方法，其是采用双向恒速与机械抖动组合；即在一个绕垂直轴旋转的双向恒速偏频转台上安装一个一至三轴激光陀螺组，且该激光陀螺组各敏感轴均偏离该偏频转台旋转轴β角并由该转台带动旋转，旋转角速度(α&)在各激光陀螺敏感轴上的分量(α&cosβ)即是激光陀螺的偏频角速度；同时旋转角速度(α&)又对激光陀螺轴的误差进行旋转调制。本发明采用双向恒速偏频与机械抖动偏频的组合偏频方法，既保证了精度又降低了设计制造难度。本发明可用于高精度的激光陀螺捷联惯性系统。

摘要： 本发明提供了一种光纤气体激光器和具有该激光器的光纤型环形激光陀螺仪。该光纤气体激光器包括激励气体、光学共振腔和激励源，其特征在于，该光学共振腔由空心光纤和单模光纤耦合器构成，所述单模光纤耦合器两臂为实心光纤，所述两臂分别和所述空心光纤的两端相连接，所述空心光纤的纤芯中充满作为增益介质的激励气体；结构简单，成本低廉，尺寸可调，放大性能好。由此气体激光器制成的光纤型环形激光陀螺仪可以应用于机器人系统、汽车导向系统等多个领域。

摘要： 本发明涉及用于估计工作的激光陀螺仪的散射系数的方法以及相关的陀螺仪系统。激光陀螺仪(G)的腔支持两个相反传播模式，所述方法包括以下步骤：确定(510)依据激光陀螺仪(G)的特征物理量的成组变量(u,

摘要： 本发明方案涉及抖动激光陀螺老炼电源控制系统及装置，具体的提出抖动激光陀螺老炼电源控制系统及机箱，系统包括老炼电源、与老炼电源连接的切换开关及与切换开关连接的激光陀螺，还包括老炼电源控制子系统、抖动激励板及监测控制板，所述抖动激励板及监测控制板与所述老炼电源控制子系统电连接且受其控制，所述老炼电源控制子系统包括主控模块、与主控模块连接的电源模块及信号调理控制模块，所述电源模块为所述老炼电源控制子系统提供电能，所述主控模块通过信号调理控制模块控制高压驱动模块以实现老炼电源的输出。本方案可以显著的提高老炼电源稳流控制和激光陀螺高压供电、起辉高压的极性切换功能。

摘要： 本发明属于惯性导航设备技术领域中激光陀螺组合偏频方法，其是采用双向恒速与机械抖动组合；即在一个绕垂直轴旋转的双向恒速偏频转台上安装一个一至三轴激光陀螺组，且该激光陀螺组各敏感轴均偏离该偏频转台旋转轴β角并由该转台带动旋转，旋转角速度(α&)在各激光陀螺敏感轴上的分量(α&cosβ)即是激光陀螺的偏频角速度；同时旋转角速度(α&)又对激光陀螺轴的误差进行旋转调制。本发明采用双向恒速偏频与机械抖动偏频的组合偏频方法，既保证了精度又降低了设计制造难度。本发明可用于高精度的激光陀螺捷联惯性系统。

摘要： 本发明属于惯性导航设备技术领域中三轴整体或组合激光陀螺双向恒速偏频方法，其是在一个绕垂直轴旋转的双向恒速偏频转台上安装一个三轴整体激光陀螺且三轴整体激光陀螺各敏感轴均偏离该偏频转台旋转轴β角，β角大小为54.73561°，三轴整体激光陀螺由该转台带动旋转，旋转角速度(α&)在激光陀螺敏感轴上的分量(α&cosβ)将激光陀螺的工作区域移出闭锁区，使激光陀螺的恒速偏频和激光陀螺的误差旋转调制同时进行。本发明是在三轴整体或组合激光陀螺中采用“双向恒速偏频技术”，达到完全消除激光陀螺“闭锁效应”造成的误差，又能连续不间断地工作。从而可以制造出超高精度的捷联惯性系统。

摘要： 本发明属于惯性导航设备技术领域双向恒速偏频激光陀螺寻北仪，其具有一个绕垂直轴旋转的双向恒速偏频转台，在该转台上安装一个激光陀螺和一个加速度计且激光陀螺敏感轴偏离该转台旋转平面β角，加速度计的输入轴与偏频转台旋转平面平行，并与激光陀螺敏感轴在偏频转台旋转平面的投影平行。在激光陀螺寻北仪中应用“双向恒速偏频技术”，彻底排除“闭锁效应”对激光陀螺精度的影响，并对激光陀螺由其它原因产生的误差进行旋转误差调制滤波，使激光陀螺精度比现有的其它偏频技术有大幅度提高。从而可制造出角秒级高精度的激光陀螺寻北仪。

摘要： 一种环型激光陀螺仪,其中第一和第二激光束沿着彼此不同的方向传播,包括位于构成环型激光器的光波导上的电极区,并控制注入到该电极区的电流或加到该电极区上的电压,其中第一和第二激光束的振荡频率彼此不同。至于探测转动的方法,激光陀螺仪的阳极与一个运算放大器相连。由于从该运算放大器输出的信号具有与角速度相应的频率,它被一个频率－电压转换电路转换成电压,从而探测转动。

摘要： 本发明提供了一种光纤气体激光器和具有该激光器的光纤型环形激光陀螺仪。该光纤气体激光器包括激励气体、光学共振腔和激励源，其特征在于，该光学共振腔由空心光纤和单模光纤耦合器构成，所述单模光纤耦合器两臂为实心光纤，所述两臂分别和所述空心光纤的两端相连接，所述空心光纤的纤芯中充满作为增益介质的激励气体；结构简单，成本低廉，尺寸可调，放大性能好。由此气体激光器制成的光纤型环形激光陀螺仪可以应用于机器人系统、汽车导向系统等多个领域。