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?？仗斓雀鞣N場合。就光纖捷聯(lián)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(shù)學模型。理論分析發(fā)現(xiàn)，沿保偏光纖快、慢軸傳輸?shù)捻樐鏁r針光法拉第非互易相移互為相反數(shù)?；谶@一重要結(jié)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(jié)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(shù)量級。而實驗發(fā)現(xiàn)，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?shù)较喈斢?/p>

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。基于電磁場理論，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(shù)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(xiàn)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