散斑图质量对数字图像相关(DIC)方法的测量精度具有重要的影响。以平均灰度梯度这一传统的散斑图质量评价参数作为基础, 提出了一种新的评价参数--平均一阶及二阶灰度梯度商, 该参数同时考虑了一阶和二阶灰度梯度。从整体上来说, 一阶灰度梯度的曲面比较光滑, 而一阶及二阶灰度梯度商的曲面比较粗糙。采用Zhou等人提出的方法制作了80张模拟散斑图, 对这些模拟散斑图的传统参数和提出参数进行了计算。结果表明: 当散斑半径相同时, 随着散斑数量的增加, 两种参数均先增加, 后减小；当散斑数量一定时, 二者均有一个峰值;散斑半径越大, 提出参数的峰值越大, 而传统参数的峰值越小。对提出参数的峰值所对应的4张散斑图进行了多次连续平动, 并使用DIC方法测量了测点的水平位移。结果表明, 在提出参数越大的散斑图上测点的水平位移误差越小, 在一定程度上验证了提出参数的正确性。

光纤陀螺为典型的光纤干涉仪，非互易误差主要是由各类寄生干涉引起，零偏误差具有明显的周期性特征。结合Allan方差分析方法，发现由寄生干涉引入的正弦噪声为其零偏误差的主要来源。通过加入正弦噪声进行仿真计算和分析，发现光纤陀螺Allan方差曲线中“速率斜坡和速率随机游走”部分实际是由正弦噪声引起。基于小波分析和傅里叶变换实现了陀螺中正弦噪声的辨识，并在此基础上，提出了结合小波分析法和Allan方差法计算零偏不稳定性、随机游走和量化噪声的方法，并进行了实际计算验证。

为了提高陀螺的精度,提出了一种新型双光程光纤陀螺.在光纤环两端各连接一个偏振分束器,使得偏振光依次沿保偏光纤的快轴、慢轴传输两圈,其有效光程加倍,进而实现陀螺的Sagnac效应加倍.针对该光纤陀螺在温度场扰动下的非互易问题,分析了其特殊结构带来的温度致非互易误差,利用有限元分析法建立了相应的Shupe误差模型,并对光纤环90°熔点位置、光纤环折射率温度系数改变对Shupe误差影响进行了相应的理论计算与仿真分析,结果表明90°熔点置于光纤环中点或者选用折射率温度系数满足特定条件的光纤环可减小其Shupe误差.

光路系统的偏振误差极大地制约着双光程光纤陀螺精度的提高。为了提高新型双光程光纤陀螺的精度，利用相干矩阵和琼斯矩阵对光路中光学器件和熔接点的光学参数进行描述，通过分析顺时针光波与逆时针光波中耦合次波列与主波列间的相干叠加机理，建立了相应的偏振误差模型。利用Matlab以接近于工程实际的参数设置，对光路系统中熔接点、各光学器件缺陷对偏振误差的影响进行了仿真分析，并在此基础上提出了一种可有效抑制双光程光纤陀螺偏振误差的尾纤匹配法。仿真结果表明，通过适当的尾纤长度匹配，双光程光纤陀螺的偏振误差由0.145°/h减小为0.017°/h，其随温度变化的峰谷值也由0.25°/h减小至3×10-4°/h，双光程光纤陀螺的偏振误差得到有效抑制。

本文介绍了一种计算由偶次谐波引起光纤陀螺零偏误差仿真方法,根据计算光纤陀螺的零偏误差可以用贝塞耳函数和三角函数表示。在计算中我们发现光纤陀螺的零偏误差与调制信号中的偶次谐波和光纤中由于偏振现象引起的角度误差有关。当调制深度设置到3π/5附近时,零偏误差可以减少到最小。由于制信号中的偶次谐波是引起零偏误差的主要原因,我们使用频谱分析仪测量了调制信号中的偶次谐波。此外,我们还通过光纤陀螺的输出测量了光纤陀螺的零偏误差。通过仿真得到的光纤陀螺零偏误差结果得到了试验的验证。