收藏本站
《哈尔滨工程大学》 2013年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光子晶体光纤陀螺温度效应的机理与抑制

杨汉瑞  
【摘要】:同所有的干涉仪一样,光纤陀螺对温度敏感,由于其基本的互易结构,即使对较低程度温度,也比大部分干涉仪敏感。在光纤陀螺中,沿光纤敏感环温度的不均匀变化会在输出信号中引入一个漂移,被误认为旋转速率的变化。尽管很多工程方法用来抑制Shupe效应,例如特殊的绕环方案等,但并没有构成一个完美的解决方法,而且还增加了复杂性和成本。这一效应仍然是目前引起光纤陀螺漂移的主要因素,并且其极大地阻碍了光纤陀螺在导航上的应用。因此,我们需要对这一问题做进一步深入分析,从另外的研究方向寻找解决该问题的突破点,并且迫切需要提出一种新的方法来抑制温度效应对光纤陀螺的影响。 光子晶体光纤的发展,特别是保偏光子晶体光纤的发展与研究为光纤陀螺解决环境适应性问题提供了全新的思想。对比传统光纤,光子晶体光纤具有灵活的设计自由度、低温度和压力敏感性以及低弯曲损耗等特性。光子晶体光纤的发展和应用为光纤陀螺的研究提供了广阔前景,令其在减小光学噪声、进一步缩小陀螺体积、提高陀螺温度稳定性和精度等方面,具备传统光纤陀螺所无法比拟的优越性。论文以光纤陀螺的温度漂移特性问题为切入点,从抑制光纤陀螺温度效应研究课题体系出发,在基础研究层面上,开展光纤陀螺温度效应机理与抑制新方法的研究。主要包括以下几个方面: (1)鉴于光子晶体光纤众多优点,论文提出采用光子晶体光纤制作光纤陀螺敏感环用以改善光纤陀螺温度效应的新思想。从温度效应产生机理出发,深入、细致的分析了光纤中的Shupe效应。理论推导了光场在光子晶体光纤中的传输模型,分析了温度场对实芯光子晶体光纤的影响。并对光纤敏感环温度分布模型和光纤陀螺温度噪声进行了深入分析与研究。 (2)针对光纤陀螺发展中遇到的问题,论文分析并给出了光纤陀螺对保偏光纤的性能要求。通过对保偏光子晶体光纤的各类性能的细致分析,充分验证了保偏光子晶体光纤在解决光纤陀螺环境适应性问题上的优势。鉴于光纤陀螺对光纤性能的不同需求,论文提出光子晶体光纤模场、非线性、有效折射率和双折射等性能的优化设计方法,并对这些方法进行了分析与论证。 (3)光纤敏感环是光纤陀螺最重要的光学器件之一,也是受温度效应影响最大的器件,因此,论文深入剖析了温度梯度、压力、电磁干扰等对光纤敏感环性能的影响,探讨了光子晶体光纤敏感环缠绕方式,分析并给出了非理想绕制过程中引起的相位误差。之后,提出了保偏光子晶体光纤陀螺的整体结构,利用琼斯矩阵建立了各光学器件的理论模型及保偏光子晶体光纤陀螺的理论模型。分析并给出了保偏光子晶体光纤陀螺的相位调制及闭环处理方案。给出了保偏光子晶体光纤与传统保偏光纤的熔接技术和保偏光纤定轴技术。 (4)论文对保偏光子晶体光纤敏感环和传统光纤敏感环进行了温度对比实验,并对光子晶体光纤陀螺进行了常温和变温情况下的温度实验,实验验证了保偏光子晶体光纤具有较强的温度稳定性,以及保偏光子晶体光纤陀螺在抑制陀螺温度效应、提高陀螺稳定性及提高陀螺精度方面的潜在优势。为进一步抑制保偏光子晶体光纤陀螺中的温度效应,论文提出温度补偿和陀螺结构优化等方法,不仅设计出模场匹配性好的新型保偏光子晶体光纤结构,还设计出光纤敏感环拆卸装置。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TP212

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蓝慧娟,延凤平,简水生;动态偏置干涉型光纤陀螺温度噪声的研究[J];北方交通大学学报;1997年06期
2 孟照魁;邵洪峰;徐宏杰;张春熹;;固胶对保偏光纤环的影响[J];北京航空航天大学学报;2006年08期
3 孟照魁;崔佳涛;杜新政;元春峰;;光纤陀螺系统热建模及仿真[J];北京航空航天大学学报;2007年06期
4 于明飞;陈孝君;冯进良;韦宏强;孙安信;;减小光纤陀螺零偏的温度补偿研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年01期
5 周琪;秦永元;赵长山;;光纤陀螺温度漂移误差的模糊补偿方案研究[J];传感技术学报;2010年07期
6 殷建玲;鲁军;刘军;;光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用[J];传感器世界;2010年05期
7 毕卫红;金娃;付广伟;;光子晶体光纤熔接热源偏移量的研究[J];燕山大学学报;2009年03期
8 傅怀杰;黄秀钦;;光纤环的绕制[J];光通信研究;1996年01期
9 延凤平,蓝慧娟,简水生;光纤陀螺温度补偿方案研究[J];光学学报;1999年07期
10 金杰,王玉琴;光纤陀螺研究综述[J];光纤与电缆及其应用技术;2003年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘启能;;一种研究一维光子晶体能带的新方法[J];半导体光电;2008年04期
2 张小跃;张春熹;;光纤陀螺/GPS组合导航系统中的信息融合技术[J];北京航空航天大学学报;2008年04期
3 宋凝芳;关月明;贾明;;光纤陀螺光纤环Shupe误差的多参数影响仿真分析[J];北京航空航天大学学报;2011年05期
4 方兴;;瑞利判据的适用条件[J];保山师专学报;2007年05期
5 方兴;;干涉孔径角与光源宽度的推导和估算[J];保山学院学报;2010年02期
6 于明飞;陈孝君;冯进良;韦宏强;孙安信;;减小光纤陀螺零偏的温度补偿研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年01期
7 吕辰刚;张瑞峰;武星;葛春风;;光纤环的热致非互易性噪声理论与实验研究[J];传感技术学报;2009年06期
8 满海鸥;肖定邦;吴学忠;陈志华;侯占强;;基于驱动频率的硅微陀螺零偏补偿方法研究[J];传感技术学报;2012年05期
9 方琳;申冲;陈熙源;;基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿[J];传感技术学报;2012年07期
10 周海波,刘建业,赖际舟,李荣冰;光纤陀螺仪的发展现状[J];传感器技术;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 ;Research on the High Accuracy Temperature Control Box of FOG[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 李倩;高伟;奔粤阳;孙枫;;Ixsea公司光纤陀螺捷联惯性装置性能分析与试验研究[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
3 刘静;王敬敏;闫宁宁;汪洪;;氧化铟锡透明热镜减反膜系光学设计与制备[A];2013全国玻璃科学技术年会论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张勇;布里渊光纤陀螺有源腔关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 邵伟伟;光折变表面波及其在表面等离子体激元长程传播中的应用[D];南开大学;2010年
5 牛爽;全景环带凝视成像光学系统的研究与应用[D];浙江大学;2010年
6 康竞然;波前编码技术理论研究及其在液体变焦透镜的应用[D];华中科技大学;2011年
7 彭志涛;强激光复杂光机组件光学元件激光损伤在线检测技术研究[D];中国工程物理研究院;2011年
8 张伟;基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 徐中南;光纤光栅特性和光子晶体光纤熔接损耗研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 税敏;半导体材料激发态非线性折射动力学研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩书新;光纤陀螺用保偏光纤及光纤环测试方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙巧英;光纤陀螺捷联系统振动特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王刚;光纤电流传感器性能分析与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 何丽芳;光纤陀螺温度控制及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李亚梅;光纤陀螺测试与标定技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 阳光辉;多普勒全光纤速度传感器的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 唐尊伟;光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究[D];北京交通大学;2010年
9 兰宝林;基于电光晶体的光纤偏振态控制系统[D];浙江大学;2011年
10 尚红波;超短脉冲激光时空特性的仿真研究[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张春熹,宋凝芳,杜新政,张惟叙;基于DSP的全数字闭环光纤陀螺[J];北京航空航天大学学报;1998年06期
2 张桂才,杨清生;干涉式光纤陀螺的温度特性研究[J];光电子技术与信息;2001年01期
3 钱峰,田蔚风,杨艳娟,金志华;基于受控马氏链的干涉型光纤陀螺温度漂移模型[J];光电子·激光;2003年07期
4 池灏;双折射光子晶体光纤传输特性分析[J];光学学报;2004年11期
5 段德稳;朱涛;饶云江;杨晓辰;;基于空芯光子晶体光纤的微小型非本征光纤法布里-珀罗干涉应变传感器[J];光学学报;2008年01期
6 邓洪有;饶云江;冉曾令;廖弦;刘为俊;;用157nm激光制作的光子晶体光纤法布里-珀罗传感器[J];光学学报;2008年02期
7 延凤平,蓝慧娟,简水生;光纤陀螺温度补偿方案研究[J];光学学报;1999年07期
8 冯丽爽;邢济武;于怀勇;刘惠兰;潘在友;;光子晶体光纤陀螺的谐振腔设计[J];光子学报;2009年05期
9 金靖;宋凝芳;李立京;;干涉型光纤陀螺温度漂移建模与实时补偿[J];航空学报;2007年06期
10 孙丽,王德钊;光纤陀螺的最新进展[J];航天控制;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李一凡;近椭圆内包层偏振保持光子晶体光纤特性研究[D];北京交通大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 单英,延凤平,简水生;光纤陀螺及其发展动态[J];传感器技术;1999年05期
2 延凤平,单英,简水生;受激布里渊散射光纤陀螺中受激布里渊散射效应的机理研究[J];光电子.激光;2000年01期
3 盛钟延,季杭峰,周柯江;光纤陀螺的最新进展[J];红外与激光工程;1999年03期
4 王新国,李爱华,许化龙;光纤陀螺测试系统设计[J];现代电子技术;2004年24期
5 阎永志;光纤陀螺及其在汽车工业中的应用[J];压电与声光;1991年04期
6 刘锋熙;低成本光纤陀螺零相交信号处理[J];应用光学;1999年05期
7 邱高理,舒晓武;光纤陀螺性能数字评价系统的可视化研究[J];光电工程;2002年S1期
8 姚毅,简水生;光纤陀螺存在的问题及发展方向[J];传感器技术;1989年06期
9 高希才;进入实用期的光纤陀螺[J];压电与声光;1993年02期
10 ;新器件降低光纤陀螺成本[J];激光与红外;1997年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邵刘军;程向红;王宇;;基于光纤陀螺旋转罗经系统的设计与实现[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
2 陈水华;杨清生;李永兵;;光纤陀螺双四位置寻北方法研究[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
3 刘伟;袁洪;;光纤陀螺性能指标对寻北系统精度的影响与分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 姜明;姜硕;王献周;吴昊;张新忠;;低成本单轴温控转台的设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 罗家童;李友松;胡浩;;光纤传感器的发展及其应用[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
6 杨远洪;张惟叙;;光纤陀螺及其应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
7 武志忠;王德钊;;μFORS-6型光纤陀螺的测试与滤波处理[A];2001年飞行器惯性器件学术交流会论文集[C];2001年
8 张树侠;柳贵福;;Allan方差法在光纤陀螺随机噪声分析中的应用[A];2001年飞行器惯性器件学术交流会论文集[C];2001年
9 钱峰;张传斌;田蔚风;金志华;;光纤陀螺温度漂移模型辨识方法研究[A];2004年船舶仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
10 许国祯;;光纤陀螺产业化问题探讨[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 马丽元 通讯员 王丽梅;大力倡导开创型创新[N];中国航空报;2011年
2 王红霞;光纤陀螺生产线在宝成开工建设[N];中国航空报;2009年
3 本报记者 索阿娣;光纤陀螺技术拿到国际“护照”[N];中国航天报;2009年
4 王红霞;空装副部长张伟到中航工业宝成考察[N];中国航空报;2010年
5 ;求实篇·乘风破浪创佳绩[N];中国航空报;2010年
6 程献影 唐新培;用心跳好“发丝上的舞蹈”[N];中国航天报;2011年
7 记者 陈立;航天科工项目摘金挂铜[N];中国航天报;2010年
8 通讯员 王红霞;中航工业宝成迎来55周年华诞[N];中国航空报;2010年
9 刘治德 郭晓洪;21世纪的精确制导武器技术[N];解放军报;2001年
10 汪玲;红峰厂 10万元重奖技术进步项目[N];中国航天报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨汉瑞;光子晶体光纤陀螺温度效应的机理与抑制[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 党淑雯;光纤陀螺的信号分析及滤波技术研究[D];上海交通大学;2010年
3 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 陈宇中;开环光纤陀螺性能改进及其在光纤矢量水听器姿态测量上的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
5 张伟;基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
6 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 徐博;舰船高精度光纤捷联惯性导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 曹通;光纤陀螺捷联惯导系统在线对准及标定技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 赵桂玲;船用光纤捷联惯导系统标定与海上对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 王琳;偏振保持光子晶体光纤及其在光纤陀螺中的应用研究[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛翠艳;Y波导对光纤陀螺性能的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李亚梅;光纤陀螺测试与标定技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 齐雪;掺铒光纤光源对光纤陀螺性能影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙英杰;光纤陀螺温度漂移误差建模及补偿技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 晨晓;基于光电混合集成技术的光电收发一体模块研究[D];北京航空航天大学;2010年
7 邱高理;光纤陀螺性能评价系统[D];浙江大学;2003年
8 刘仲恒;光纤陀螺及其数字信号处理[D];电子科技大学;2001年
9 王爽;光纤陀螺寻北系统误差研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陈文海;光纤陀螺数据采集处理系统改进及振动特性研究[D];浙江大学;2004年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026