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基于光纤多普勒效应的微半球谐振子测振方法研究
1
作者 夏雨 赵威 +2 位作者 曾凯 吴宇列 席翔 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第9期24-31,共8页
熔融石英微半球谐振子是微半球陀螺核心结构,其中未镀膜透明谐振子的振动测试对陀螺工艺优化与性能保障至关重要。传统测振技术存在局限:电容检测法受限于表面镀膜工艺要求,无法适用透明谐振子;商用台式激光测振仪虽能实现非接触检测,... 熔融石英微半球谐振子是微半球陀螺核心结构,其中未镀膜透明谐振子的振动测试对陀螺工艺优化与性能保障至关重要。传统测振技术存在局限:电容检测法受限于表面镀膜工艺要求,无法适用透明谐振子;商用台式激光测振仪虽能实现非接触检测,但体积大、成本高,难以满足集成需求。在此背景下依托光纤多普勒效应提出测振新方法,构建了微型化光纤测振系统。1550 nm单模光纤激光器作为系统光源,其输出光束经光纤耦合器分为本振光与信号光。信号光定向传输至振动谐振子表面,反射后与声光移频器调制的本振光合束产生外差信号。信号处理模块通过光电探测器把外差光信号转成电信号,再用反正切算法解调,提取谐振子振动参数。系统采用六自由度夹具实现光纤与谐振子的空间对准。实验在70~80 Pa真空环境中开展,结果表明谐振子响应振幅与激励电压成正比,其测量相对误差<1%。测振系统在0~9000 Hz范围可精准辨识前三阶模态,与商用Polytec MSA-600测振仪结果一致,且能检测出工作模态3.9 Hz的频率裂解和四波腹振型分布。该光纤测振系统实现了亚纳米级测量,适配未镀膜谐振子,兼具体积紧凑和成本低的优势,为微半球陀螺谐振子检测及工艺优化提供可靠方案。 展开更多
关键词 测振方法 微半球陀螺 谐振子 光纤多普勒
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利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺 被引量：18
2
作者 张福学 王宏伟 +2 位作者 张伟 毛旭 张楠 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2005年第2期109-117,共9页
提出了一种利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺的结构原理,建立了这种陀螺的数学模型并分析计算了该陀螺的结构动力学参数。理论研究和计算机模拟表明,利用旋转载体自身角速度驱动的硅微机械陀螺结构原理正确。
关键词 旋转载体 微机械 陀螺 角速度
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硅微陀螺仪零偏温度性能补控方法设计 被引量：13
3
作者 夏敦柱 王寿荣 周百令 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期290-294,共5页
首先从理论上推导了硅微陀螺仪谐振频率、品质因数、敏感信号输出及机械热噪声与温度之间的关系,进而说明了温度对陀螺仪零偏输出影响是各非线性因素综合作用的结果.然后,通过部分温度特性试验获得了硅微陀螺仪的模态谐振频率和品质因... 首先从理论上推导了硅微陀螺仪谐振频率、品质因数、敏感信号输出及机械热噪声与温度之间的关系,进而说明了温度对陀螺仪零偏输出影响是各非线性因素综合作用的结果.然后,通过部分温度特性试验获得了硅微陀螺仪的模态谐振频率和品质因数随温度变化关系曲线.最后,根据实测零偏试验数据给出了分段多项式温度补偿方法,并进一步结合恒温控制方法改善补偿一致性效果,从而保证硅微陀螺仪硅结构体及其驱动检测电路不受外界温度变化的影响.结果表明,温补和温控技术相结合对提高陀螺仪的零偏稳定性有显著效果. 展开更多
关键词 硅微陀螺仪 零偏输出 温度补偿 温度控制
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一种基于MIMU的九陀螺冗余配置 被引量：12
4
作者 李雪莲 孙尧 +1 位作者 莫宏伟 姚成凯 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期90-94,共5页
为进一步提高微惯性传感器及测量组合的可靠性和精度,提出了一种新型的基于MIMU的9陀螺斜置冗余设计方案,该系统体现出较好的容错性能.对不超过3个微陀螺发生失效的情况进行故障检测,故障识别率达到91%.分别与无冗余配置、4轴冗余配置、... 为进一步提高微惯性传感器及测量组合的可靠性和精度,提出了一种新型的基于MIMU的9陀螺斜置冗余设计方案,该系统体现出较好的容错性能.对不超过3个微陀螺发生失效的情况进行故障检测,故障识别率达到91%.分别与无冗余配置、4轴冗余配置、9陀螺正交冗余配置进行了对比分析,结果表明,本配置精度略小于同等元件数量的正交配置,但却具有更好的容错性能,是一种既具有较高精度又具有较高可靠性的配置方式. 展开更多
关键词 微惯性测量组合 冗余配置 微陀螺 故障诊断
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温度应力下微陀螺仪的加速寿命评估 被引量：4
5
作者 于丽霞 秦丽 +2 位作者 王淑英 吉腾飞 鲍爱达 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期78-81,共4页
针对现有方法无法快速准确对微机械陀螺仪寿命评估的问题,提出了温度应力下陀螺仪的加速寿命评估方法。该方法采用故障树分析法确定了微陀螺仪的主要失效模式和敏感环境应力,采用温度环境试验的方法确定温度变化对微陀螺仪零偏的影响,... 针对现有方法无法快速准确对微机械陀螺仪寿命评估的问题,提出了温度应力下陀螺仪的加速寿命评估方法。该方法采用故障树分析法确定了微陀螺仪的主要失效模式和敏感环境应力,采用温度环境试验的方法确定温度变化对微陀螺仪零偏的影响,采用高温步进应力试验确定样本的工作极限,采用恒定应力试验得到失效时间。选择正态分布和Weibull分布利用统计理论验证加速试验过程失效机理的一致性,建立加速模型外推微陀螺仪在正常使用环境中的可靠度函数。结合应用需求,选择保守评估结果和最优拟合分布形式相符合,达到寿命评估的目的。实例表明:该方法的步骤简捷、正确可行,为微陀螺仪在实际应用中提供了重要的参考依据。 展开更多
关键词 微陀螺仪 分布检验 加速模型 寿命评估
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大陀螺零偏条件下的快速传递对准算法 被引量：8
6
作者 孔星炜 郭美凤 +2 位作者 董景新 李冬梅 薛建平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第5期509-512,517,共5页
针对某些某些微机械陀螺零偏重复性差的特点,提出了滤波反馈修正和陀螺零偏粗对准预处理两种方法,使"速度+姿态"快速传递对准算法在大陀螺零偏条件下能够不损失估计精度。在简要介绍"速度+姿态"快速传递对准算法数... 针对某些某些微机械陀螺零偏重复性差的特点,提出了滤波反馈修正和陀螺零偏粗对准预处理两种方法,使"速度+姿态"快速传递对准算法在大陀螺零偏条件下能够不损失估计精度。在简要介绍"速度+姿态"快速传递对准算法数学模型的基础上,探讨了大陀螺零偏导致的惯导系统非线性误差。为减小上述非线性误差的影响,提出用每一步滤波估计值修正子惯导状态的反馈修正方法,和在进行卡尔曼滤波前直接测量比较主、子惯导陀螺输出的陀螺零偏粗对准预处理方法。仿真结果表明,采用上述两种方法,快速传递对准算法可在陀螺零偏过大的情况下保持算法的有效性和估计精度。 展开更多
关键词 传递对准 “速度+姿态”匹配 微机械陀螺 零偏
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基于自相关特性的经验模态分解微机械陀螺去噪方法 被引量：10
7
作者 刘晓光 郝沙沙 +2 位作者 王光磊 娄存广 刘秀玲 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期537-541,共5页
陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以农机多传感器组合导航系统为研究背景,在分析经验模态分解去噪和小波去噪的基础上,提出了一种基于自相关特性的经验模态分解去噪方法。该方法根据本证模态函数分量的自相关函数特性... 陀螺的噪声是影响组合导航系统精度的重要因素之一。以农机多传感器组合导航系统为研究背景,在分析经验模态分解去噪和小波去噪的基础上,提出了一种基于自相关特性的经验模态分解去噪方法。该方法根据本证模态函数分量的自相关函数特性,提出了一种含噪本证模态函数筛选策略。该方法能够自适应地确定主要含噪的本证模态函数分量,避免了需要人为确定的不足;同时,结合改进小波阈值去噪的优势,避免了将混叠在噪声中的有效信号完全消除,使其具有一定的自适应性。为了验证方法的有效性,利用农机组合导航系统中微机械陀螺的实际输出数据,分别采用改进阈值小波去噪方法、经验模态分解去噪和改进的经验模态分解去噪方法进行了对比试验。结果表明,改进经验模态分解去噪方法的效果要优于前者,在一定程度上能够改善农机多传感器组合导航系统的定位精度。 展开更多
关键词 经验模态分解 微机械陀螺 去噪 数据处理
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谐振式微型光学陀螺锁频精度分析 被引量：8
8
作者 鲍慧强 毛慧 +1 位作者 马慧莲 金仲和 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期94-98,135,共6页
在谐振式微型光学陀螺(R-MOG)系统中,为了减小由I控制器取代一阶惯性反馈环节,建立反馈控制模型,对比分析PI控制器和一阶惯性反馈环节2种反馈方式对锁于光学器件受温度、应力等外界环境因素影响产生的各种噪声,提高环路锁频精度,在反馈... 在谐振式微型光学陀螺(R-MOG)系统中,为了减小由I控制器取代一阶惯性反馈环节,建立反馈控制模型,对比分析PI控制器和一阶惯性反馈环节2种反馈方式对锁于光学器件受温度、应力等外界环境因素影响产生的各种噪声,提高环路锁频精度,在反馈回路中引入P频精度的影响.利用PI控制器设置的反馈回路能够消除环路的阶跃响应稳态误差,从而降低温度等外界因素引起的环形腔互易性噪声的影响,提高环路锁频精度.进一步优化PI控制器参数,将优化设计的PI控制器应用于R-MOG系统,得到锁定环路阈值精度为30Hz,对应环长为7.9cm的微型环形腔可检测转动角速度为0.15°/s,并在该芯片构成的系统上观察到20°/s的陀螺响应. 展开更多
关键词 光学传感器 谐振式微型光学陀螺 锁频技术 PI控制器 互易性噪声
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微电子技术在石英微机械振动陀螺中的应用 被引量：7
9
作者 林日乐 张巧云 +3 位作者 谢佳维 翁邦英 王瑞 赵建华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第4期43-46,共4页
叙述了采用微电子技术加工石英微机械振动陀螺振子的原理和基本过程,介绍了陀螺振子加工的研究结果和石英微机械陀螺的最新研究进展。
关键词 微电子技术 石英 微机械振动陀螺 陀螺振子 光刻工艺
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一种微机械陀螺仪误差的高精度补偿方法 被引量：14
10
作者 乔会敏 张嘉易 +1 位作者 郝永平 王磊 《国外电子测量技术》 2012年第8期18-20,30,共4页
为了提高低精度微机械陀螺仪的精度,研究了陀螺仪的确定性误差。根据陀螺仪的误差模型推导了如何得到陀螺仪的输出数学模型中的刻度因子、失准角、零偏。利用allan方差辨识陀螺仪的噪声系数,根据微机械陀螺仪的误差模型设计了kalman滤... 为了提高低精度微机械陀螺仪的精度,研究了陀螺仪的确定性误差。根据陀螺仪的误差模型推导了如何得到陀螺仪的输出数学模型中的刻度因子、失准角、零偏。利用allan方差辨识陀螺仪的噪声系数,根据微机械陀螺仪的误差模型设计了kalman滤波器进行动态仿真,仿真结果表明:采用卡尔曼滤波补偿后微机械陀螺仪的输出均值较原始值和标定后有了明显的提高。 展开更多
关键词 微机械陀螺 确定性误差 标定 ALLAN方差 KALMAN滤波
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数字滤波器在微机械陀螺系统中的应用 被引量：7
11
作者 万彦辉 裴听国 戴世荣 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第9期56-57,共2页
给出了应用数字滤波技术改善微机械陀螺准确度的方法,提出了数字滤波器的设计方法,通过测试数据分析表明效果显著。
关键词 数字滤波器 微机械陀螺系统 准确度 微机械惯性器件
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硅微机械陀螺传感器信号的检测方法 被引量：5
12
作者 凌林本 李滋刚 +1 位作者 周百令 熊正南 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第4期62-65,73,共5页
硅微机械陀螺是近几年发展起来的一种新型惯性元件。由于其巨大的军事和民用价值，各国均将研制过程中的关键技术列为高度机密。本文对硅微机械陀螺的关键技术之一 传感器信号的检测方法进行了探讨。提供了几种硅微机械陀螺传感器信号... 硅微机械陀螺是近几年发展起来的一种新型惯性元件。由于其巨大的军事和民用价值，各国均将研制过程中的关键技术列为高度机密。本文对硅微机械陀螺的关键技术之一 传感器信号的检测方法进行了探讨。提供了几种硅微机械陀螺传感器信号的检测方法，并对这几种检测方法进行了比较。 展开更多
关键词 硅微机械陀螺 信号检测 电容式传感器
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插秧机微机械陀螺随机误差分析及建模 被引量：3
13
作者 刘晓光 胡静涛 +2 位作者 白晓平 李逃昌 高雷 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期250-254,共5页
微机械陀螺广泛应用于组合导航系统。以插秧机GPS/INS组合导航系统为研究背景,针对微机械陀螺的误差进行了研究。为了提高插秧机组合导航系统的定位精度,首先通过分析微机械陀螺的工作原理对微机械陀螺的误差来源和分类进行了深入的分析... 微机械陀螺广泛应用于组合导航系统。以插秧机GPS/INS组合导航系统为研究背景,针对微机械陀螺的误差进行了研究。为了提高插秧机组合导航系统的定位精度,首先通过分析微机械陀螺的工作原理对微机械陀螺的误差来源和分类进行了深入的分析,说明微机械陀螺的随机误差是影响插秧机组合导航系统定位精度的一个主要因素。然后基于时间序列的分析建立了微机械陀螺的AR随机误差模型,并利用此模型采用Kalman滤波算法对采集的试验数据进行处理。实验结果表明,在采用AR模型后,微机械陀螺的随机误差的方差减小了一个数量级,随机误差的幅值也明显减小。 展开更多
关键词 随机误差 时间序列分析 微机械陀螺 AR模型
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谐振式微光学陀螺标度因数及其非线性度分析 被引量：4
14
作者 洪灵菲 张春熹 +1 位作者 冯丽爽 于怀勇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1046-1050,共5页
谐振式微光学陀螺(RMOG,Resonator Micro-Optic Gyro)输出标度因数非线性度在大角速度应用时变得明显,影响陀螺性能.理论分析了RMOG中频率调制偏置量对标度因数及其非线性度的影响;根据RMOG谐振腔的谐振输出特性,仿真计算了输入角速度... 谐振式微光学陀螺(RMOG,Resonator Micro-Optic Gyro)输出标度因数非线性度在大角速度应用时变得明显,影响陀螺性能.理论分析了RMOG中频率调制偏置量对标度因数及其非线性度的影响;根据RMOG谐振腔的谐振输出特性,仿真计算了输入角速度范围内的理论标度因数及其非线性度.利用已知的温度性能测试结果建立了标度因数温度误差模型.搭建RMOG实验系统,实际测量输出标度因数～0.95.模拟和实际转动实验得到±500(°)/s范围内标度因数非线性度分别为6.88×10-4和0.93%,表明通过有效消除环境因素影响,可以使RMOG的输出非线性度满足多数惯性应用的要求. 展开更多
关键词 谐振式微光学陀螺 标度因数 非线性度 频率调制偏置 温度误差
原文传递
微型光学陀螺仪中声光移频器的设计与分析 被引量：5
15
作者 汤全安 张斌 章燕申 《压电与声光》 CSCD 北大核心 1997年第1期26-30,共5页
微型光学陀螺仪是基于Ｓａｇｎａｃ效应，采用先进的集成光学技术研制的新型光学陀螺仪。研制微型光学陀螺仪的关键在于用频率调制来实现频率伺服，对主要误差进行有效抑制，以及实现高精度Ｓａｇｎａｃ频差测量。声光移频器是解决这一... 微型光学陀螺仪是基于Ｓａｇｎａｃ效应，采用先进的集成光学技术研制的新型光学陀螺仪。研制微型光学陀螺仪的关键在于用频率调制来实现频率伺服，对主要误差进行有效抑制，以及实现高精度Ｓａｇｎａｃ频差测量。声光移频器是解决这一系列技术关键的一个核心器件。针对微型光学陀螺仪中对声光移频器所提出的百万分之一相对频移精度，调制带宽不低于１０ＭＨｚ，有效声功率大于１８０ｍＷ的特殊要求，对微型光学陀螺仪的核心器件——声光移频器进行了理论分析与设计，研究了它在实现上的主要技术难点。 展开更多
关键词 光学陀螺仪 声表面波 声光移频器 频率合成器
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谐振式微光学陀螺偏置频率调制技术研究 被引量：3
16
作者 洪灵菲 张春熹 +2 位作者 冯丽爽 涂灿 马迎建 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期627-631,共5页
谐振式微光学陀螺(RMOG)是一种基于光学Sagnac效应的新型角速度传感器。提出了基于模拟波形连续线性相位调制技术的偏置频率调制。与传统的双频率锯齿波调制以及数字调制方法相比,偏置频率调制消除了由于锯齿波回扫或数字波形中的台阶... 谐振式微光学陀螺(RMOG)是一种基于光学Sagnac效应的新型角速度传感器。提出了基于模拟波形连续线性相位调制技术的偏置频率调制。与传统的双频率锯齿波调制以及数字调制方法相比,偏置频率调制消除了由于锯齿波回扫或数字波形中的台阶效应引入的脉冲噪声。从理论上推导了连续线性相位调制波形参数与陀螺的动态范围和灵敏度的关系,得出波形参数的选取原则。实验采用自由谱宽、谐振清晰度分别为1.6GHz和60的集成光学谐振腔陀螺构建RMOG系统,得到1h陀螺零偏稳定性1.06×10-3rad/s、±500°/s动态范围内陀螺输出非线性度小于1%。 展开更多
关键词 集成光学 谐振式微光学陀螺 偏置频率调制 连续线性相位调制 背向散射噪声
原文传递
无陀螺微惯性测量装置 被引量：8
17
作者 王劲松 王祁 孙圣和 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2003年第4期43-45,共3页
首先简要介绍了惯性测量装置及微惯性测量装置的特点及分类,指出了采用无陀螺技术设计微惯性测量装置的优势。并介绍了国内外无陀螺测量技术发展状况,提出了一种新颖的结构设计,推导了导航方程的算法,利用了多传感器的冗余信息对算法进... 首先简要介绍了惯性测量装置及微惯性测量装置的特点及分类,指出了采用无陀螺技术设计微惯性测量装置的优势。并介绍了国内外无陀螺测量技术发展状况,提出了一种新颖的结构设计,推导了导航方程的算法,利用了多传感器的冗余信息对算法进行优化,降低了求解微分方程的累积误差,提高了无陀螺微惯性测量组合的导航精度,最后进行了仿真计算,验证了该方案的可行性。 展开更多
关键词 惯性导航 微惯性测量 无陀螺 加速度计
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微型固体波动陀螺技术发展研究 被引量：3
18
作者 蒋军彪 刘奎 谭鹏立 《弹箭与制导学报》 北大核心 2021年第6期12-17,共6页
微型固体波动陀螺具有超高精度的潜质,可作为不依赖卫星的导航系统的传感器。首先简述了固体波动陀螺的技术方案;然后较为详细介绍了微型半球谐振陀螺的发展现状和制备工艺;着重讨论了微型半球谐振陀螺的主要误差源;最后分析了存在的问... 微型固体波动陀螺具有超高精度的潜质,可作为不依赖卫星的导航系统的传感器。首先简述了固体波动陀螺的技术方案;然后较为详细介绍了微型半球谐振陀螺的发展现状和制备工艺;着重讨论了微型半球谐振陀螺的主要误差源;最后分析了存在的问题,提出了解决途径。 展开更多
关键词 微型固体波动陀螺 微型半球谐振陀螺 谐振子 频率裂解 锁区
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先进微陀螺器件及微惯性测量单元最新研究进展 被引量：9
19
作者 何杰 朴继军 +2 位作者 朱玲瑞 袁小平 胡少勤 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第3期410-415,共6页
微纳加工技术与振动惯性技术的结合使惯性仪表技术发生了重大的变革,拓展了惯性技术在军用和民用领域的应用。高性能微惯性器件对军事装备和国民经济的发展起着越来越大的作用。该文基于美国国防高级研究计划局(DARPA)近年来在微惯性传... 微纳加工技术与振动惯性技术的结合使惯性仪表技术发生了重大的变革,拓展了惯性技术在军用和民用领域的应用。高性能微惯性器件对军事装备和国民经济的发展起着越来越大的作用。该文基于美国国防高级研究计划局(DARPA)近年来在微惯性传感器技术领域的资助项目,综合研究了微机电系统(MEMS)谐振陀螺、微光学陀螺(MOG)、声表面波(SAW)陀螺等微惯性传感器技术及微惯性测量单元的最新发展现状,并对其发展面临的技术挑战进行了详细地分析与评述。 展开更多
关键词 微纳加工技术 微陀螺 微半球谐振陀螺 微光学陀螺 声表面波(SAW)陀螺 微惯性测量单元
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基于陀螺仪和磁强计的姿态解算方法研究 被引量：12
20
作者 刘凯 梁晓庚 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第5期39-41,77,共4页
在飞行器组合姿态导航精度优化问题的研究中,针对当前陀螺仪解算姿态的精度不足,提出了一种采用磁强计和MEMS陀螺仪的姿态解算方法。组合姿态解算主要是解决信息的融合,因此设计了一个组合姿态解算的卡尔曼滤波器,以姿态四元数微分方程... 在飞行器组合姿态导航精度优化问题的研究中,针对当前陀螺仪解算姿态的精度不足,提出了一种采用磁强计和MEMS陀螺仪的姿态解算方法。组合姿态解算主要是解决信息的融合,因此设计了一个组合姿态解算的卡尔曼滤波器,以姿态四元数微分方程和MEMS陀螺误差方程作为系统方程,以三轴磁强计的输出作为观测量建立系统的观测方程,由于状态方程和观测方程的非线性,采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法设计了一个组合导航定姿卡尔曼滤波器,并由此解算出姿态信息。仿真结果表明,改进方法能够具备比较高的姿态解算精度。 展开更多
关键词 姿态解算 磁强计 微机械陀螺仪 无迹卡尔曼滤波
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