分析了偏振波动噪声和背散噪声对谐振式光纤陀螺精细度的影响。搭建了光纤环形谐振环测试系统,实验结果表明:通过使用偏振控制器和保偏光源抑制偏振波动噪声, 能使光纤谐振环的特性参数精细度由64.67提高到101, 谐振深度由0.5033提高到0.712。并且测得光纤谐振腔中背向散射光与主信号强度之比为0.0267%。研究结果可为谐振式光纤陀螺的小型化和高灵敏度提供理论参考。

调相谱检测技术是谐振式光纤陀螺(R-FOG)角速率信号提取的关键技术，通过选取合适的调制参数，可大大提升陀螺的综合性能。利用相位调制频谱展开式，依据调相谱载波分量和调制信号的幅度关系，提出了双光路调相谱最优参数的确定方法，该方法在保证陀螺最佳灵敏度工作点的同时，有效地抑制了背向散射噪声的影响；在正弦波调相谱下，采用自外差法实测了相位调制器的半波电压，得到了调相谱载波分量与调制电压幅度的关系曲线，与理论分析相符；以长度为12 m的保偏光纤熔接环为敏感谐振腔，直径为0.15 m，耦合系数为50%，进行了不同角速率的转动测试，得到了动态范围为±480 (°)/s、非线性度为3%的转动结果。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)中, 偏振波动引起的检测信号漂移对陀螺系统的检测精度有重要影响。通过矩阵法, 分析系统中光纤耦合器不同偏振本征态(ESOPs)的耦合系数差异, 与所引起的系统零偏的关系, 得到其与两个偏振本征态耦合系数以及光纤环形谐振腔参数间的解析表达式。利用该解析表达式, 求解系统零偏为极值时, 耦合器不同偏振本征态的最佳耦合系数；该最佳耦合系数仅与光纤环形谐振腔的损耗参数有关。通过Matlab软件进行数值拟合, 得到不同偏振本征态耦合系数与系统零偏之间的关系曲线。从理论上建立耦合器耦合系数偏振相关引起的噪声模型。利用该理论模型, 对已报道的R-FOG开环实验系统中偏振波动引起的系统零偏进行了估算。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速度的一种新型光学传感器。针对调相(PM)谱技术的R-FOG系统方案, 研究了基于坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法的数字同步检测电路。通过单片可编程逻辑器件(FPGA)可同时实现调制信号产生、同步解调以及信号处理, 从而使R-FOG检测系统更加稳定、灵活。对基于CORDIC算法的频率合成技术和同步检测电路做了分析和测试。将设计的数字检测电路应用于R-FOG系统, 完成了陀螺转动信号的观测。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器。利用数字调制、解调技术实现陀螺系统的闭环锁定,可以克服模拟电路的热漂移,使系统更加简单灵活。以谐振频率偏差作为研究对象,提出了基于一阶惯性环节的最简闭环锁定分析模型。利用该简化模型,对数字闭环系统中的频率反馈跟踪技术进行了研究,得到了在一定积分时间常数下环路的最佳增益系数,实现了环路的快速、稳定锁定,并在实验中得到进一步的验证。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器。信号检测技术和系统中存在的各种噪声对系统的检测精度有着重要的影响。基于调相谱检测技术的谐振式光纤陀螺系统中,除顺时针(CW)和逆时针(CCW)光路传播的光强不均匀会引入非互易相位差,使系统出现零漂外,顺时针和逆时针光路的调制系数也会引入系统零漂。光克尔效应引入的系统零漂与系统的真实旋转在测量时是无法区分的,因此成为主要的噪声之一。通过光波场叠加原理,推导得到调相谱检测方案下的谐振式光纤陀螺系统中,光克尔效应引起的系统零漂的解析表达式。依据光克尔效应产生的零漂不随陀螺转速的改变而变化,利用简单的开环系统,对光克尔效应引入的陀螺零漂进行了测试。

谐振式光纤陀螺(R-FOG)是新一代惯性旋转传感器的代表。在陀螺系统中,信号检测系统占有非常重要的地位,其检测精度的大小直接影响陀螺的分辨率,而解调曲线的优化能够进一步提高检测系统的灵敏度。利用贝塞尔函数展开和光波场叠加的方法分析了谐振式光纤陀螺调相检测系统解调输出信号与谐振频率偏差之间的关系,系统采用的是带有铌酸锂相位调制器的相位谱检测技术。根据解调输出信号的解析表达式,通过数值计算,分析了解调曲线的变化规律,得到了施加在铌酸锂相位调制器上调制波形的最佳调制系数和相应的最佳调制频率范围,并进一步用实验系统验证了上述分析结果。

谐振腔光纤陀螺(R-FOG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的惯性传感器件。在谐振腔光纤陀螺系统中,信号检测系统占有非常重要的地位,其检测精度的大小直接影响陀螺的分辨率。光纤环形谐振腔是谐振腔光纤陀螺的核心敏感部件。采用两种频率的锯齿波组合调制,考虑激光器有限光谱线宽条件下,采用洛仑兹线型描写光纤环形谐振腔的输出光强表达式。针对输出光强与谐振频率偏差在靠近谐振点附近的近似线性关系,利用多次反馈频率操作来依次跟踪谐振腔光纤陀螺顺时针和逆时针光束的谐振点,从而避免了谐振频率偏差复杂的求根算法。仿真结果表明,多次反馈频率操作,可以较快地锁定到谐振点。

采用光波场叠加的方法计算了谐振腔光纤陀螺的核心敏感部件――光纤环形谐振腔(FRR)的传递系数，详细分析了激光器光谱线宽对光纤环形谐振腔谐振特性的影响，并进一步分析了在一定激光器光谱线宽条件下，由光探测器散弹噪声所限制的谐振腔光纤陀螺极限灵敏度和光纤环形谐振腔光路参数之间的关系，从而为谐振腔光纤陀螺的优化设计提供了理论基础。