光纤陀螺环振动性能评价体系的建立与应用.pdf

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1、2013年第32卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)81光纤陀螺环振动性能评价体系的建立与应用金灿，李志宏，徐建才，孟卓(1．天津大学精密仪器与光电子工程学院，天津300072；2．苏州光环科技有限公司，江苏苏州215123)摘要：建立了光纤环振动响应的理论模型，分析得到光纤环振动瞬态响应振幅与振动激励频率和加速度振幅呈正比的结论，并进行实验验证，以此为依据建立包括若干参数的光纤环振动性能全面评价体系，定量评价光纤环的振动性能。搭建光纤环振动性能测试系统，并对大量光纤环进行振动性能全面测试，振动灵敏度为l。／(h

2、·Hz)，非线性度为l0％，重复性误差约为2％，振动致零偏漂移量级约为1。／h，证明了该评价系统对不同固胶光纤环有很好的区分度，能全面有效地反映光纤环的振动性能。关键词：光纤陀螺；光纤环；振动；非互易误差中图分类号：TN29文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)03-0081-041E一StAa’b_l-is’hmentAann1app’li‘catA0ions0I●●eva’lnati-onsystemforvibrationperformance0fIF上IoUGcCoOiIlLsSJINCan，LIZhi．hong，XUJian—cai，MENGZhu

3、o，。(1．SchoolofPrecisionInstrumentsandOpto-ElectronicEngineering，Tianjin300072，China；2．SuzhouOptoringTechnologyCoLtd，Suzhon215123，China)Abstract：Avibrationresponsetheoreticalmodelisbuilttoderiveconclusiontoshowthattheerrorrateamplitudeoffiber—opticcoilisproportionaltoamplitudeand~equencyofa

4、sinusoidalacceleration，whichisexperimentallyverified．Aseriesofparametersareintroducedtoestablishacomprehensiveandquantitativeevaluationsystemforvibrationperformanceofacoil．Apracticaltestsystemissetuptotestthefiber·opticcoils．Thevibratinsensitivityisabout1。／(h·Hz)，withdegreeofnonlinearityer

5、rorofabout10％andrepeatabilityerrorofabout2％．Biasdriftinducedbyvibrationisabout1。／h，anddifferentcoilswithdifferentadhesivesaretestedtoverifythattheevaluationsystemcanreflectthevibrationperformanceoffiber-opticcoileffectivelyandcomprehensively．Keywords：fiber-opticgyro(FOG)；fiber—opticcoils；v

6、ibration；coningeror0引言差，即Shupe效应，目前已经有比较完善的理论研究和测光纤环作为光纤陀螺的敏感核心器件，其绕制工艺和试体系，而在光纤陀螺的振动领域，普遍采用测试结构质量直接决定了光纤陀螺的传感精度和抗环境噪声能力。共振和振动条件下的零偏来评价光纤陀螺的响应信号理想情况下，光纤环内两路相向传播的光波的相位差仅取来判断其振动性能的好坏，尚未有一套全面的定量标准来决于转速，而实际上由于光纤环绕制不对称性的存在，外界测试评价光纤环的振动性能。温度变化和振动将引入一个非互易性的相位差，无法和本文基于一种振动瞬态特性测试系统建立了单模光纤Sagnac~位差区

7、分，从而引入了系统误差。在光纤环的环振动激励响应的简化模型，从而推得单模光纤环振动响生产测试中，在线评价其绕制质量可以在生产出成品陀螺应的理论特性并加以实验验证。前就有效地监测和控制光纤环的绕制质量，对于提高成品1测试系统结构陀螺的精度和生产效率有很大意义。目前，对光纤环的质光纤环振动性能测试系统的结构如图1所示。将待测量检测主要包括静态参数和温度、振动激励瞬态参数的测单模光纤环接入系统后，整个系统作为一个单模开环光纤试，其中，后者通过人为引入外界激励来测定其瞬态误差，陀螺系统运行，通过测试振动激励下的光纤环响应输