【摘 要】
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光纤陀螺由于其精度高、可靠性高、稳固性好被广泛应用于导航系统中。随着小型化无人机平台的广泛应用,对陀螺的精度与尺寸提出了更高的要求,使得其尺寸、精度和环境适应性三者之间的矛盾日益突出。与传统单光程光纤陀螺相比,双光程光纤陀螺可以在相同光纤环长度下,实现陀螺灵敏度的加倍,这对在有限体积下提高陀螺精度至关重要。而目前对于双光程光纤陀螺系统在磁场、时变温度场下引起的非互易性误差分析还不够完善,对其的分析
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光纤陀螺由于其精度高、可靠性高、稳固性好被广泛应用于导航系统中。随着小型化无人机平台的广泛应用,对陀螺的精度与尺寸提出了更高的要求,使得其尺寸、精度和环境适应性三者之间的矛盾日益突出。与传统单光程光纤陀螺相比,双光程光纤陀螺可以在相同光纤环长度下,实现陀螺灵敏度的加倍,这对在有限体积下提高陀螺精度至关重要。而目前对于双光程光纤陀螺系统在磁场、时变温度场下引起的非互易性误差分析还不够完善,对其的分析还不够系统深入。针对这一问题,本文主要对双光程光纤陀螺系统在磁场、温度场下引入的非互易性误差以及其抑制技术进行了研究,具体内容如下:（1）对双光程光纤陀螺实现灵敏度加倍的机制进行了理论推导,重点研究了该系统基于正弦波的调制解调技术。同时,从实验上验证了双光程系统实现系统精度提升的可行性,分别搭建了单、双光程光纤陀螺系统,在同一地点对地速进行1 h测试标定,通过Allan方差分析可知,单、双光程光纤陀螺零偏稳定性分别为0.0203°/h、0.0054°/h,且1 s平滑后的噪声宽度由1.4°/h减少到0.7°/h。（2）研究了光纤陀螺在磁场下的环境适应性。运用琼斯矩阵分别建立了双光程光纤陀螺在径向、轴向磁场下引入的非互易性误差的理论模型,并利用邦加球模型形象地分析了该系统中径向磁致误差的抑制过程。之后分别搭建单、双光程磁致误差实验测试系统,验证了双光程光纤陀螺系统中磁致误差的抑制效果,最大径向磁致误差从0.112°/h/Gs抑制到了0.011°/h/Gs,抑制效果达到10.07 d B,轴向磁致误差从0.183°/h/Gs抑制到了0.092°/h/Gs,抑制效果达到2.9 d B。（3）研究了光纤陀螺在时变温度场下的环境适应性。建立了时变温度场下,双光程光纤陀螺引入系统的非互易性误差理论模型,分别搭建了单、双光程光纤陀螺在时变温度场下的实验测试系统,通过实验验证了双光程系统的在时变温度场下引入系统的误差大概是单光程系统的5.07倍。为此提出在光纤环内增加两个90°偏振态转换点的方法,增强了系统的光路对称性,使系统中由时变温度引入的误差几乎被完全抑制,有效地改善了光纤陀螺在时变温度场下的环境适应性。
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