光纖陀螺磁致誤差分析及抑制方案研究.pdf

1、光纖陀螺以其諸多優(yōu)點廣泛應用在陸海空天等各種場合。就光纖捷聯慣導系統(tǒng)來講，系統(tǒng)的導航精度很大程度上取決于光纖陀螺的精度，所以我們期望在導航系統(tǒng)中所用的光纖陀螺精度越高越好。慣性級的光纖陀螺零偏穩(wěn)定性要求在0.1(°)/h以下，而對于未加任何補償措施的光纖陀螺，僅地磁場就可以引起高達1(°)/h量級的偏置誤差，同時惡化零偏穩(wěn)定性，所以有必要對光纖陀螺的磁誤差機理進行深入研究，以期找到合適的抑制方案，提高光纖陀螺及其系統(tǒng)的精度。
　　

2、本文首先基于磁光法拉第效應和瓊斯矩陣理論研究了光纖環(huán)徑向磁場導致磁誤差的機理，建立了徑向磁場磁誤差數學模型。理論分析發(fā)現，沿保偏光纖快、慢軸傳輸的順逆時針光法拉第非互易相移互為相反數。基于這一重要結論，提出了保偏光纖陀螺雙45°焊接方案。該方案可以將徑向磁敏感度幅值削弱為0.08(°)/h.Ga-1，并且與雙0°焊接方案相比，零偏穩(wěn)定性并沒有變差。其次，對光纖陀螺的軸向磁場磁誤差進行了詳細的理論分析。導致軸向磁誤差的因素可歸結為兩種：1

3、.仍然是法拉第磁光效應，因為在光傳播方向上存在軸向磁場的微小分量2.光纖折射率分布不對稱導致光纖中quasi-TM模電場發(fā)生偏移。仿真分析表明，如果僅考慮上述第一種因素，光纖陀螺的軸向磁敏感度要比徑向磁敏感度弱3個數量級。而實驗發(fā)現，軸向磁敏感度與徑向磁敏感度量級相當，因此第二種因素是光纖陀螺軸向磁誤差的主要來源。本文對光纖陀螺磁誤差的軟件補償也進行了嘗試，基于HMC5883L磁場傳感器的軟件補償方案可以將光纖陀螺的偏置誤差補償到相當于

4、加了磁屏蔽罩的效果。但是，零偏穩(wěn)定性達不到加磁屏蔽罩時的效果。再次，闡述了磁屏蔽原理和靜磁場的有限元分析理論?；陔姶艌隼碚?，對靜磁場的邊值問題及其對應的變分問題進行了建模，圍繞平行平面磁場邊值問題的求解，展示了變分問題有限元數值解法的實施過程，為磁屏蔽的有限元分析奠定理論基礎。另外，對實現有限元算法的應用軟件ANSYS進行了介紹，針對本課題的研究對象，明確了ANSYS使用過程中的一些基本設置。最終，采用ANSYS仿真計算和實驗驗證的方