環(huán)境應(yīng)力致光纖陀螺誤差機(jī)理研究.pdf

1、光纖環(huán)圈是光纖陀螺的測(cè)量元件，也是主要的傳感核心，所以對(duì)于光纖陀螺來(lái)說(shuō)，它既是影響捷聯(lián)慣導(dǎo)精度檢測(cè)的重要因素，也是提高其精度的途徑。但是在光纖陀螺中由于光纖環(huán)圈所采用的是保偏光纖，其性能往往存在各種缺陷，再加上環(huán)圈固膠配比不同和涂覆不均勻等因素使光纖環(huán)圈在工作中極易受到各種環(huán)境應(yīng)力的干擾，因而產(chǎn)生附加相位漂移，妨礙 Sagnac相移的精確檢測(cè)，最終影響導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。本文針對(duì)溫度變化大，強(qiáng)沖擊，濕度大的艦船用光纖陀螺環(huán)境應(yīng)力特點(diǎn)，深入分

2、析了光纖環(huán)圈受環(huán)境應(yīng)力誤差的產(chǎn)生機(jī)理，從而給這種誤差的抑制或補(bǔ)償技術(shù)提供技術(shù)支持，最終實(shí)現(xiàn)光纖陀螺慣導(dǎo)系統(tǒng)的裝備應(yīng)用。該理論不僅確定了光纖陀螺會(huì)隨環(huán)境變化產(chǎn)生誤差的機(jī)理，提高了導(dǎo)航精準(zhǔn)度，降低了成本，還能使光纖環(huán)圈纏繞工藝得到提升。
　　本論文的創(chuàng)新性研究和主要工作如下：
　?。?）首先分析了光纖陀螺基本的工作原理，總結(jié)出影響光纖陀螺輸出精度的主要因素。并且基于艦船用光纖陀螺環(huán)境應(yīng)力特點(diǎn)，提出通過(guò)研究溫度，沖擊，濕度三個(gè)影響

3、最大的環(huán)境應(yīng)力來(lái)分析環(huán)境對(duì)光纖陀螺的影響。
　?。?）通過(guò)光纖彈光效應(yīng)建立環(huán)境應(yīng)力影響光纖環(huán)的基本模型，推導(dǎo)了基于光纖的相互垂直方向上的應(yīng)力與光線折射率變化以及與光纖長(zhǎng)度變化的數(shù)學(xué)關(guān)系式。
　?。?）使用 ANSYS軟件對(duì)整個(gè)光纖環(huán)圈進(jìn)行模型仿真來(lái)判斷光纖環(huán)的粘膠，涂覆層以及石英光纖是否能當(dāng)作同質(zhì)環(huán)研究。根據(jù)彈性力學(xué)數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出光纖環(huán)圈粘膠應(yīng)力通過(guò)光纖涂覆層傳遞到石英光纖的數(shù)值大小。
　　（4）分析艦船用光纖陀螺真

4、實(shí)工作環(huán)境中主要的環(huán)境應(yīng)力。并依據(jù)分析出的溫度，沖擊，濕度這三種主要環(huán)境應(yīng)力總結(jié)出其特點(diǎn)，分別建立三種對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)分析環(huán)境應(yīng)力下光纖陀螺輸出誤差的大小。通過(guò)模型來(lái)研究不同條件的光纖環(huán)圈，及粘膠配在環(huán)境應(yīng)力下對(duì)光纖陀螺輸出的影響。
　　最后，對(duì)光纖陀螺進(jìn)行了MATLAB仿真，并用實(shí)驗(yàn)室某型光纖陀螺做了環(huán)境應(yīng)力試驗(yàn)。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明：光纖環(huán)圈粘膠受溫度影響較大，而且不同粘膠的配比對(duì)光纖陀螺的輸出也有影響：粘膠的彈性模量越大對(duì)光纖

5、陀螺的影響越小，泊松比越大對(duì)光纖陀螺的影響越大。而且光纖環(huán)圈越長(zhǎng)帶來(lái)的零漂越大，所以減小光纖環(huán)長(zhǎng)度為降低陀螺零漂的一種有效方法，但是在同樣的光纖線圈長(zhǎng)度情況下，纏繞還存在一個(gè)最優(yōu)纏繞圈數(shù)。此外，隨著環(huán)境濕度的變化，濕度變化越劇烈，光纖陀螺輸出誤差越大。但是沖擊對(duì)光纖環(huán)圈受的影響非常小。
　　通過(guò)本文的研究，分析出光纖環(huán)線圈粘膠受溫度影響，沖擊以及濕度致光纖陀螺陀螺誤差產(chǎn)生的機(jī)理。為光纖環(huán)粘膠的配比，光纖環(huán)的纏繞以及光纖陀螺的設(shè)計(jì)工