基于周期激励的FOG光纤环瞬态特性检测系统研究

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随着光纤陀螺在实际中的广泛应用,对其传感核心——光纤环的质量检测越来越显示出了重要性,而现有对光纤环质量的检测方法主要分为两种:一种是简单测试光纤环的静态参数,其缺点无法反映出光纤环的缠绕质量和实际的工作性能;另外一种是测试光纤环施加恒定温度激励时的瞬态响应,其缺点是测量时间长且受其它附加效应影响大。本文正是基于以上问题,针对光纤环瞬态响应中最重要的两个特性——温度和振动,提出了一种基于周期激励的FOG光纤环瞬态特性检测系统。该检测系统测量时间短,受其他干扰因素影响小,可以全面测量出光纤环在周期性温度和振动激励下的瞬态响应特性。本论文的主要研究内容如下:1、在阐述了光纤陀螺的基本原理和光纤环绕制方法之后,对光纤环绕制过程中容易出现的问题及现有对光纤环质量检测的方法做了详细的分析,针对现有检测方法的不足,提出了基于周期激励的光纤陀螺光纤环瞬态响应检测系统。2、详细的介绍了周期性温度激励下的光纤环瞬态特性检测理论。在光纤环三维数学模型的基础上,推导了周期性振动激励下的瞬态响应模型,并利用有限元方法仿真出周期性振动激励下的光纤环上每一点的应力分布,计算得出光纤环周期性振动瞬态响应的频谱幅值与光纤环长度不对称度的关系,该理论分析与光纤环周期性温度的瞬态响应理论分析一同作为检测系统的理论依据。3、建立了基于周期激励的光纤环瞬态响应检测系统的硬件部分,其中包括光路系统、调制和解调系统和温度激励及振动激励装置,为光纤陀螺中光纤环质量的检测实验打下基础。4、建立了一套专门用于基于周期激励的光纤环瞬态响应检测的软件平台。该平台可以实现对周期性温度激励下的光纤环瞬态响应数据的采集和数据处理及分析,周期性振动激励瞬态响应数据的采集,振动台工作性能的实时监测,和周期性振动激励响应数据的处理及分析。5、利用基于周期激励的光纤环瞬态响应检测系统,完成了一系列周期性温度及振动激励的实验,实验结果成功地证明了基于周期激励的光纤环瞬态响应检测理论的正确性,及检测系统的有效性。
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