光纖陀螺光纖環(huán)的熱應力分布仿真分析方法

介紹了光纖陀螺在實際應用過程中的環(huán)境適應性問題,并從光子晶體光纖的結構特點出發(fā),總結了光子晶體光纖的獨特應用優(yōu)勢,指出將光子晶體光纖應用于光纖陀螺中可很好地解決溫度、磁和輻射敏感等問題。通過實驗研究,驗證了實心保偏光子晶體光纖的損耗、模式特性,以及溫度、磁場和核輻射對此種光纖的影響。同時,研究開發(fā)了它與傳統(tǒng)保偏光纖的熔接對軸技術,熔接點損耗和偏振串音達到0.7db和-25db。在此基礎上,研制出光子晶體光纖陀螺樣機,陀螺零漂達到0.09(°)/h。研究和對比表明:在光纖陀螺中用光子晶體光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光纖,在減小溫度、輻射、磁場的影響和進一步提高光纖陀螺性能方面具備很大的潛力。

為提高光纖耦合器性能穩(wěn)定性,減少其對光纖陀螺輸出的影響,首先建立了耦合器分光比與各參數(shù)間關系的數(shù)學模型,分析了環(huán)境變化對單模耦合器分光比穩(wěn)定性的影響;其次建立了分光比穩(wěn)定性與光纖陀螺輸出誤差間關系的數(shù)學模型,仿真與實驗結果表明,當光纖陀螺存在角加速度時,光纖耦合器分光比變化率越大,光纖陀螺輸出誤差越大。當分光比變化率△c.r>1.4e-03/s,不到1min即可使光纖陀螺輸出誤差ε>0.001(°)/h,對中高精度光纖陀螺的輸出準確度將造成嚴重影響。提出了降低光纖耦合器分光比變化率的一些方法,對光纖陀螺的光路設計和耦合器的適當選取具有較大參考價值。

光源良好的平均波長穩(wěn)定性是保證光纖陀螺標度因子穩(wěn)定性的重要條件。而光纖光源平均波長的變化主要源于環(huán)境溫度的變化。為了使光源獲得更好的輸出特性,需要對光源泵浦溫度進行精密控制。文中闡述了一種基于fpga和max1968芯片設計的光纖陀螺用光纖光源泵浦溫度自動控制(atc)技術?？刂七^程中提出了一種新的控制算法--遞進式pid。與傳統(tǒng)pid算法相比,遞進式pid算法的最大特點是其各個參數(shù)可以隨外界環(huán)境而變化。經(jīng)試驗測定,泵浦的溫度穩(wěn)定性能夠穩(wěn)定在±0.03℃以內,因而泵浦具有很好的平均波長穩(wěn)定性。

針對干涉型光纖陀螺,研究了一種新的收發(fā)一體模塊,從對sld光源建模入手,根據(jù)該模型,設計了小型化的光學系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中,通過對光源發(fā)出的光進行擴束并準直來提高耦合效率,最后,用zemax軟件進行了仿真,分別對光線傳播的軌跡及其能量進行了計算,仿真的結果證明了設計的優(yōu)越性。這種收發(fā)模塊采用與偏振無關技術,體積小、可靠性高。與應用較為廣泛的混偏技術相比,可以有效改善溫度變化、振動等因素對光纖陀螺系統(tǒng)精度的影響,從而提高光纖陀螺的整體性能。

光纖是光纖陀螺的核心器件之一。光纖的性能參數(shù)直接決定光纖陀螺的性能。常規(guī)硅芯光纖制造工藝比較成熟,但受限于物理條件,"克爾效應"、"瑞利背向散射效應"、"法拉第效應"和"舒珀效應"影響比較大。近年來,基于光子帶隙效應的導光機制與傳輸特性制成的在空氣中傳輸光線的空芯光子帶隙光纖逐漸應用在光纖陀螺制造中。介紹空芯光子帶隙光纖的性能特點,尤其是相比常規(guī)硅芯光纖的優(yōu)勢;空芯光子帶隙光纖的技術發(fā)展?jié)摿?展望其在光纖陀螺中的應用前景。

針對全數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺,分析階梯波復位不理想時對陀螺標度因數(shù)和零偏穩(wěn)定性的影響。在陀螺閉環(huán)系統(tǒng)中加入第二反饋回路,可實現(xiàn)調制通道增益自動調整。研究了復位誤差的解調原理,在采用積分控制規(guī)律的基礎上,推導回路的傳遞函數(shù),并分析系統(tǒng)的過渡過程和穩(wěn)態(tài)誤差。實驗結果表明,加入第二反饋回路可以在不干擾主回路工作情況下,消除復位誤差,改善陀螺性能。

分析了外加應力對光纖消光比的影響,對封裝后的光纖線圈建立了簡化的力學模型。根據(jù)彈性力學原理,利用有限元分析方法對其進行熱應力分析,結果表明通過減小膠粘劑的熱變形量可以減小對光纖的熱應力影響。此外還進行了實驗驗證,所得實驗結果與理論分析基本符合。

電錘是一種常見的電動工具,以其獨特且強大的鉆孔功能和便捷的使用方式廣泛應用于建筑和裝飾等工程領域。特別是在室內外懸掛安裝工程等方面更是不可或缺。然而,在電錘的使用過程中卻經(jīng)常發(fā)生一些傷人事故,嚴重地威脅作業(yè)人員的人身安全。例如在鋼筋混凝土鉆孔作業(yè)時,一旦鉆頭遇到鋼筋突然卡住,扭矩瞬間加大,致使錘身發(fā)生反轉而扭傷作業(yè)人員的手臂,輕者會造成作業(yè)人員軟組織扭傷,重者則會讓作業(yè)人員的骨折乃至有生命危險。因此,電錘的安全性就成為電錘設計的重要內容。

基于干涉型光纖陀螺的小型化和工程化設計要求,研究了一種新穎的收發(fā)一體模塊,從對sld光源進行建模入手,設計了小型化的光學系統(tǒng)。并用zemax軟件進行了仿真。這種收發(fā)模塊采用全保偏技術,體積小,可靠性高,可以有效地抑制光源與耦合器的串音干擾。與應用較為廣泛的混偏技術相比,可以避免溫度變化、振動等原因對光纖陀螺系統(tǒng)精度的影響,從而提高光纖陀螺的整體性能。

分析了光纖陀螺用探測器模塊在輻照條件下的失效模式,針對元器件的材料、結構、表面處理等方面提出了抗輻射的設計方案,測試了采用該方案設計的探測器模塊的參數(shù)隨輻照的變化情況,結果表明模塊的抗輻照效果明顯,能夠滿足探測器組件抗輻射的要求。

針對油氣井測量所面臨的小口徑、高溫、高沖擊等環(huán)境挑戰(zhàn),研究了一種應用小口徑光纖陀螺和mems加速度計構成的新型油氣井用快速定向測斜系統(tǒng),為確保該環(huán)境下的測量精度,提出了快速粗測與精測相結合的方法,設計了優(yōu)化的二位置尋北方案,通過旋轉自動調整測量位置,并用小波濾波對信號進行處理,以實現(xiàn)儀器快速精密定向測斜。論文給出了系統(tǒng)方案、尋北測斜算法和小波濾波算法。測試結果表明:該系統(tǒng)90s定向精度優(yōu)于±1°,傾角精度達到±0.1°以內,信號傳輸距離超過9000m。該方案采用了固態(tài)結構的慣性敏感器,使系統(tǒng)抗沖擊能力大大提高,可靠性增強,各主要指標均優(yōu)于傳統(tǒng)動調式定向儀,非常適合全天候野外作業(yè)環(huán)境,具有廣闊的應用前景。

系統(tǒng)研究和分析了國產超輻射發(fā)光二極管(sld)光源的熱敏電阻器的全溫溫度特性。試驗和分析結果表明:不同sld光源內的熱敏電阻器特性存在不一致性,而不同廠家的光源之間的這種不一致性更為顯著;部分廠家的sld光源的監(jiān)測熱敏電阻器與控制熱敏電阻器差異較大,已失去監(jiān)測價值;熱敏電阻器與溫度的關系更接近steinhart-hart方程,而非普遍使用的指數(shù)形式;在中精度光纖陀螺的溫控范圍內,熱敏電阻器的溫度系數(shù)為435±10ω/℃,而不是普遍認為的500ω/℃。該結果一方面為設計數(shù)字化溫度控制方案提供了更為嚴格的熱敏電阻器的溫度模型,另一方面,細化了光源溫控精度的評價標準,可進一步提高溫控效果。

在熔融拉錐法制備保偏光纖耦合器工藝基礎上,對小尺寸、高溫度穩(wěn)定性保偏光纖耦合器的研制工藝進行了研究.采用小火焰設計有效縮短了耦合器的封裝尺寸,保偏光纖耦合器幾何尺寸達到φ3mm×30mm.通過不同封裝工藝的實驗,實現(xiàn)了具有高溫度穩(wěn)定特性的保偏光纖耦合器,器件在全溫變化范圍(-40℃～60℃)內分光比變化量小于2%,串音變化量小于3db.

報道了一臺適用于分布式光纖傳感的全光纖激光器。激光器基于主振蕩功率放大(mopa)技術,種子光源為半導體激光器,放大器為摻鉺光纖放大器。實現(xiàn)了重復頻率和脈沖寬度分別獨立可調的激光輸出,中心波長為1550nm,光譜的3db帶寬小于0.2nm,獲得的最高峰值功率為1.1kw,輸出的激光脈沖中放大自發(fā)輻射(ase)功率分數(shù)的最大值低于10%。

一、饋電式光纜應用 1.1光纖直放站應用中的問題 光纖直放站可以彌補在室內分布系統(tǒng)中的電纜損耗，有效解決了村莊、公路小區(qū)、地鐵、大型酒店、 高層建筑等場合的覆蓋。與其他類型直放站相比較有如下特點： (1)工作穩(wěn)定，覆蓋效果好； (2)設計和施工更為靈活； (3)避免了同頻干擾，可全向覆蓋,干擾少； (4)適用于gsm寬帶信道選擇型、cdma寬帶信道選擇型； (5)單級傳輸距離長達50km以上，擴大覆蓋范圍； (6)可提高增益而不會自激，有利于加大下行信號發(fā)射功率； (7)信號傳輸不受地理條件限制 光纖直放站的優(yōu)勢多，但同時也給工程施工帶來了眾多不便。主要表現(xiàn)為： 1、遠端機供電的不便性，由于近端通常在通信機房內，可采用通信機房供電設備，但是遠端一般在墻 壁掛放或者室外掛放，設備需單獨取電，很不方便。 2、遠端電源在突發(fā)斷電情況下，沒有備用電源，影響通信設備的工作

精心整理 第四章工程實現(xiàn) fogss是一個精密的機電系統(tǒng)裝置。通過工程設計工作，基本完成了前階段預期期間的 工程要求，同時發(fā)現(xiàn)了一些技術上的問題。本章將就硬件配置、控制系統(tǒng)綜合、軟件設計展 開討論。 4.1硬件組成 硬件系統(tǒng)的基本框圖如圖4-1所示。系統(tǒng)由從結構上由兩大塊組成：外框架回路（組件 名稱上標注1）和內框架回路（組件名稱上標注2），內環(huán)對外環(huán)有耦合作用，為了設計方便， 通過光電編碼器對環(huán)架進行了解耦。這樣，每個環(huán)架實現(xiàn)了單入單出，并且環(huán)架的控制律的 設計是類似的。 在硬件設計上，作了以下考慮： 1.采用工業(yè)pc和運動控制卡go400組成控制計算機系統(tǒng)。 這樣可以避免設計繁雜的硬件電路，并且可以使用pc機功能齊全的軟件系統(tǒng)，便于 軟件編程和系統(tǒng)調試。 2.采用compumotor公司的直接驅動方式的無刷直流電機作為執(zhí)行器。 直接驅動電機的精度較高，而且可

光纖-光纜-光纖連接器,光纖插芯,光纖測試資料教材

雙干涉光纖陀螺是一種新型光纖陀螺,可加倍sagnac信號,具有輕小型、高信噪比的優(yōu)點.為改善雙干涉光纖陀螺光纖環(huán)的溫度性能,針對其光路建立了光纖環(huán)溫度致非互易誤差模型,仿真分析了光纖環(huán)中90°熔點位置對溫度致非互易誤差的影響,提出了將90°熔點置于光纖環(huán)中點時陀螺的溫度致非互易誤差將顯著減小,并進行了實驗驗證,實驗結果與理論分析相符.結果表明將90°熔點置于光纖環(huán)中點可使雙干涉光纖陀螺的溫度致非互易誤差降低為原來的1/400.

為優(yōu)化雙程后向結構的摻鉺光源,分析了光纖長度、泵浦功率和溫度的變化對光源平均中心波長的影響,初步確定了摻鉺光纖長度的優(yōu)化范圍,并在全溫度范圍內進行實驗驗證。實驗選用的980nm泵浦源電流為110ma,摻鉺光纖的長度為12.5m,該裝置的輸出功率為13.26mw,光源的平均波長穩(wěn)定性為0.6℃-1。通過建立光譜分布優(yōu)化仿真模型,實現(xiàn)輸出光譜的近高斯分布,3db帶寬達到32nm。經(jīng)過優(yōu)化后得到的摻鉺光纖光源具有輸出功率高、平均波長穩(wěn)定性好、輸出光譜呈高斯分布等優(yōu)勢,是高精度光纖陀螺的理想光源。

目前彈載慣性測量組合測試標定精度受外界干擾影響較大,特別是光纖陀螺溫度穩(wěn)定性低,易受環(huán)境溫度影響參數(shù)變化,導致誤差補償效果不好。針對該問題,提出設計一種光纖陀螺旋轉慣性測量組合。在慣性測量組合外加旋轉軸,在導彈飛行過程中使慣性測量組合繞旋轉軸連續(xù)旋轉,將射前補償不完全誤差調制為周期項,從而達到誤差自補償?shù)男Ч?。理論分析和仿真結果表明,通過旋轉不僅能自動補償與轉軸垂直方向慣性儀表的常值誤差和部分安裝誤差,而且能補償加速度計部分一次項誤差、二次項誤差和部分交叉軸耦合項誤差,選擇合適的旋轉方案還可以完全消除旋轉速度與陀螺儀標度因數(shù)誤差、安轉誤差的耦合誤差。

通過建立光纖面板圖像中的透過率與灰度的對應關系,運用數(shù)字圖像采集、處理技術和面陣ccd成像技術,設計了用于測量光纖面板透過率分布的實驗系統(tǒng)。通過實驗給出了該系統(tǒng)的測量結果,并驗證了該檢測方法的可行性。

光纖及光纖熔接