瑞利式光纤陀螺的理论与实验研究

论文摘要

光纤陀螺(FOG)是根据Sagnac效应来测量系统相对于惯性空间旋转角速度的装置,它具有全固态、体积小、性能稳定、启动速度快、寿命长、灵敏度高、能量消耗低等优点,被广泛应用于航空、航天、航海等军用及地质、石油勘探、汽车、火车等民用领域。随着现代微电子技术、光电子技术和信号处理技术的发展,光纤陀螺在未来惯性测量领域中占据越来越重要的地位。本文所要研究的是一种新型的光纤陀螺仪,它是以光纤环谐振腔中的瑞利式后向散射为原理,用光时域反射计(OTDR)探测光纤环内部的后向散射,以及后向散射光与探测脉冲光的相干情况,并由OTDR波形得到一些信息,从而求出角速度。由于光纤陀螺今后研究的趋势之一是深入开发中、低精度光纤陀螺的应用,特别是民用惯性导航技术,本文所研究的这种光纤陀螺正符合这一要求。本文首先从理论上给予充分的分析和推导,并且模拟出了它的波形曲线,然后用一个简单的实验装置验证理论推导的正确性和理论设想的可行性。研究这种光纤陀螺仪的目的是为了得到精度不高、造价低、结构简单、制作方便,同时光学偏振态的影响可忽略的光纤陀螺仪。利用这种原理做成的光纤陀螺仪,在民用领域里应有很好的发展前景。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 光纤陀螺的发展现状与趋势
• 1.2.1 光纤陀螺的性能优势
• 1.2.2 光纤陀螺的市场和发展方向
• 1.3 国内外概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 光纤陀螺仪的分类
• 2.1 干涉型光纤陀螺
• 2.1.1 干涉型光纤陀螺的原理
• 2.1.2 提高灵敏度的技术
• 2.2 谐振型光纤陀螺
• 2.2.1 谐振型光纤陀螺的原理
• 2.2.2 噪声原因及其解决措施
• 2.3 布里渊光纤陀螺
• 2.4 本章小结
• 第3章 OTDR的原理与应用
• 3.1 散射损耗
• 3.1.1 线性散射损耗
• 3.1.2 非线性散射损耗
• 3.2 背向散射法
• 3.2.1 背向散射法的工作原理
• 3.3 OTDR 的介绍与运用
• 3.3.1 仪器的概要
• 3.3.2 仪器的使用
• 3.4 本章小结
• 第4章 瑞利式光纤陀螺
• 4.1 瑞利式光纤陀螺的理论推导
• 4.2 本章小结
• 第5章 实验结果与分析
• 5.1 试验方案与结果
• 5.2 实验结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢