【摘要】：光纖陀螺憑借其無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、動(dòng)態(tài)范圍大、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)使其在海陸空天等眾多導(dǎo)航領(lǐng)域中占據(jù)了主導(dǎo)地位,隨著光纖陀螺精度的不斷提高,制約光纖陀螺精度提高的眾多因素逐漸顯現(xiàn)出來(lái),主要包括溫度、磁場(chǎng)、振動(dòng)等。其中磁場(chǎng)對(duì)光纖陀螺精度的影響機(jī)理主要包括磁光法拉第效應(yīng)以及由于光纖幾何扭轉(zhuǎn)引起的法拉第非互易相移,對(duì)光纖陀螺磁致誤差的抑制方案有很多種,其中實(shí)施起來(lái)最容易且推廣性最好的是磁屏蔽法,所謂磁屏蔽法就是應(yīng)用磁屏蔽罩將光纖環(huán)與外界磁場(chǎng)相隔離。但目前在光纖陀螺磁屏蔽罩設(shè)計(jì)方面沒(méi)有很系統(tǒng)的指導(dǎo)理論相支持,這也使得設(shè)計(jì)方案往往不能達(dá)到最優(yōu)。針對(duì)上述問(wèn)題,本文針對(duì)磁屏蔽罩中影響磁屏蔽效能的因素分別進(jìn)行研究,找尋其與屏蔽效能間的相關(guān)關(guān)系,以期為接下來(lái)的磁屏蔽罩設(shè)計(jì)工作提供相應(yīng)的理論支持,本文首先簡(jiǎn)要闡述了光纖陀螺磁屏蔽技術(shù)對(duì)高精度光纖陀螺發(fā)展的重要意義,接著簡(jiǎn)要介紹了光纖陀螺磁屏蔽技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展近況,然后分析了目前光纖陀螺磁屏蔽罩設(shè)計(jì)方面所存在的問(wèn)題與不足。進(jìn)一步,文中簡(jiǎn)要闡述了光纖陀螺磁致誤差的產(chǎn)生機(jī)理,將其分為徑向磁場(chǎng)誤差和軸向磁場(chǎng)誤差兩部分分別介紹,然后對(duì)光纖陀螺磁屏蔽罩設(shè)計(jì)中所涉及的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。更進(jìn)一步,文中對(duì)光纖陀螺磁屏蔽罩設(shè)計(jì)中所要應(yīng)用的有限元仿真軟件COMSOL Multiphysics進(jìn)行了介紹,并應(yīng)用物理實(shí)體實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)有限元仿真軟件在磁屏蔽罩設(shè)計(jì)中應(yīng)用的可行性進(jìn)行了論證,結(jié)果顯示有限元仿真軟件在磁屏蔽罩設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是合理可行的。然后,基于有限元法,本文主要對(duì)光纖陀螺磁屏蔽罩所用材料的磁導(dǎo)率、磁屏蔽罩的厚度、磁屏蔽罩的層數(shù)、層間距、磁屏蔽罩上的過(guò)孔大小及其距光纖環(huán)所在空間的距離、磁屏蔽罩上的縫隙大小等七個(gè)影響磁屏蔽罩屏蔽效能的因素進(jìn)行了研究并獲得了有益的結(jié)論。最后,針對(duì)上述研究所得到的結(jié)論,選取其中的最優(yōu)方案設(shè)計(jì)了一款新型的圓環(huán)腔形磁屏蔽罩,該新型磁屏蔽罩不僅節(jié)省了所用材料與空間,而且通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)該磁屏蔽罩擁有更好的屏蔽性能指標(biāo),完全達(dá)到了導(dǎo)航級(jí)光纖陀螺對(duì)外干擾磁場(chǎng)衰減倍數(shù)的要求。
【圖文】：

圖 1.4 干涉式光纖陀螺分類(lèi)圖相對(duì)來(lái)說(shuō)技術(shù)較為成熟的為干涉式光纖陀螺，，而且其已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)構(gòu)包括：光源、探測(cè)器、光纖耦合器、Y 波導(dǎo)以及光纖環(huán)[9-11]。其奈克效應(yīng)，所謂薩格奈克效應(yīng)是指在任意閉合的幾何形狀回路中，相反方向傳輸?shù)墓獠�，繞閉合光路傳輸一周，當(dāng)閉合回路靜止時(shí)兩位差，當(dāng)閉合回路相對(duì)于慣性空間旋轉(zhuǎn)時(shí)，則在閉合光路內(nèi)傳輸?shù)臅r(shí)針光波間將產(chǎn)生一個(gè)與閉合回路旋轉(zhuǎn)速度成比例的相位差S ，其:4SRLc 本結(jié)構(gòu)如下圖所示，其中綠色框內(nèi)的光纖線(xiàn)圈為磁敏感部件：

其中隨著光纖陀螺精度的不斷提高，磁場(chǎng)對(duì)光纖視。因此研究如何抑制環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)光纖陀螺精度影響已誤差的補(bǔ)償措施主要分為三個(gè)方面[14]：其一為通過(guò)改變陀螺進(jìn)行補(bǔ)償[15-16]；其二是采用磁場(chǎng)傳感器測(cè)試光纖環(huán)的磁致誤差模型，然后根據(jù)誤差模型進(jìn)行軟件補(bǔ)償[17]部加設(shè)磁屏蔽罩，從而將磁敏感部件從磁場(chǎng)中隔離開(kāi)來(lái)三種方法相比較來(lái)說(shuō)，加設(shè)磁屏蔽罩的方法最容易實(shí)現(xiàn)主要對(duì)這種方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究。纖陀螺磁屏蔽技術(shù)的研究現(xiàn)狀及分析究現(xiàn)狀及分析天大學(xué)的學(xué)者李金濤，房建成等人在2011年通過(guò)有限元度對(duì)磁屏蔽罩磁屏蔽效能的影響，并進(jìn)行了相應(yīng)捷聯(lián)慣文所得出的結(jié)論對(duì)未來(lái)磁屏蔽罩的材料及厚度方面的
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH824.3

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本文編號(hào)：2602522