论文部分内容阅读
本文概述了光纤陀螺仪的发展历程,针对当今干涉式光纤陀螺仪的发展方向,研究了一种基于Mach-Zehnder(MZ)干涉原理的新型干涉式光纤陀螺仪。与传统Sagnac干涉式光纤陀螺不同,此光纤陀螺结构简单,两路光信号采用前向传输,避免了后向传输光对光源的影响,也避免了后向散射、反射光带来的相干噪声以及光学Kerr效应噪声,光功率利用率高,输出光功率大。借鉴传统Sagnac光纤陀螺仪的研究方法,本文从理论上分析了此新型光纤陀螺的基本工作原理,推出输出干涉光功率公式,指出可以使用的调制-解调检测方式,证明了MZ型干涉式光纤陀螺仪感测转动角速度的理论可行性,并与传统干涉式光纤陀螺仪进行了比较。本文用系统的方法分析了MZ型干涉式光纤陀螺仪的光传输特征,指出了其较大的非互易性因素-臂长差的存在,分析了工作环境因素(温度,应力)、光源质量(输出光束中心波长、光功率波动及偏振态波动)对系统工作性能的影响,并指出了减少系统非互易因素、抑制噪声、提高检测稳定性的措施。根据现有的条件和实际情况,通过比较分析,提出了MZ型干涉式光纤陀螺仪的初步验证方案。本文重点对MZ型干涉式光纤陀螺仪验证方案的各个组成部分(传感光纤线圈、激光器(DFB-LD)、PZT压电陶瓷相位调制器、光电探测电路)进行了相关理论的研究、实际硬件设计制作以及相关参数测量;用硬件搭建了MZ型干涉式光纤陀螺仪的实验验证系统,提出简易方法测量了两光纤信号臂的臂长差,采取措施提高实验系统的(温度,振动)稳定性,并从实验中观察到实验现象验证了MZ型干涉式光纤陀螺仪系统感测转动角速度实际可行性。本文最后提出了进一步完善MZ型干涉式光纤陀螺仪实验方案检测性能的措施和指明了下一步工作的方向,为实现MZ型干涉式光纤陀螺仪的中、低等检测精度提供了理论和经验依据。