高温压电加速度传感器被广泛应用于振动与冲击测试、故障诊断与监测方面。针对传统压电加速度传感器灵敏度温度漂移过大的问题，该文设计了一种高温压电加速度传感器，该加速度传感器采用正负温度系数的压电元件堆叠设计，以抵消温度变化的影响，进而降低温度漂移。5层YCOB压电元件和1层GdCOB压电元件堆叠构成压缩型压电加速度传感器。应用ANSYS对传感器的性能进行仿真优化，并对提出的降低灵敏度温度漂移的方法有效性进行了仿真验证。结果表明,在常温~800 ℃全温度范围内，该传感器的灵敏度温度漂移小于±3%，其具有高温稳定性好、测量精度高的优点。

该文提出一种新型声表面波三轴加速度传感器, 并对传感器进行了建模和有限元仿真分析, 获得了不同加速度载荷下传感器结构的位移和应变分布。该传感器采用四端五梁结构, 通过谐振器位置和算法的设计消除了温度漂移对x、y轴向加速度响应的影响,并实现了各轴向加速度的解耦。从理论和仿真上验证了所提出的三轴加速度传感器整体设计的可行性。结果表明, 对传感器结构的模态分析为避免实际应用中对传感器的破坏提供了一定的依据。对所设计传感器进行模态分析, 求得传感器的固有频率, 以规避传感器的共振损伤。

光纤陀螺寻北启动误差是启动过程温度剧烈变化导致的光纤陀螺零偏漂移产生的误差，表现为冷启动时寻北误差较稳定段时明显增大，事实上延长了有效寻北时间。通过对光纤陀螺温度漂移影响因素的分析，利用经验模态分解、ARMA建模与Kalman滤波建立多参量线性模型，实现了一种应用于光纤陀螺寻北的温度漂移补偿方法，实验结果表明，该方法可以将寻北启动误差降低近80%，使得冷启动时寻北精度与稳定段相当并缩短了有效寻北时间。

光纤陀螺(FOG)输出易受环境温度的影响，发生漂移导致光纤陀螺测量精度降低。采用传统的BP 神经网络容易陷入局部极小值，导致网络训练失败。为了优化BP 神经网络，本文提出了一种粒子群(PSO)优化BP 神经网络与小波降噪相结合的光纤陀螺温度漂移补偿方法。首先分析了光纤陀螺温度漂移产生的原因；然后在不同温度下对光纤陀螺进行测试，最后采用该方法建立了光纤陀螺温度漂移模型并根据模型对光纤陀螺进行补偿，结果表明采用该方法补偿后光纤陀螺在不同温度下的输出标准差降低了60.19%，与传统的BP 神经网络相比补偿效果显著提高。

提出了一种基于预应力的超低温漂光纤光栅封装方法并进行了实验测试, 通过分析光纤光栅的应力和温度交叉作用的原理, 结合硬铝材料和石英管材料不同的膨胀系数, 在光纤光栅上施加预应力的结构来解决光纤光栅温度补偿问题; 通过设计和制作含预应力的封装结构产生负温度效应的方法, 使封装的光纤光栅实现光纤光栅中心波长超低温度漂移。实验结果表明: 在温度为20~80℃的测试范围内, 这种封装结构可实现光纤光栅0.0002nm/℃的超低温度漂移, 而且具有良好的稳定性和一致性。

温度漂移是影响光纤陀螺精度的主要因素之一, 温度漂移建模和补偿是消除和减小温度漂移的有效方法。首先分析了影响光纤陀螺温度漂移的关键因素, 同时进行了光纤陀螺温度漂移测试实验。然后采用泛化能力较神经网络更好的支持向量机对光纤陀螺温度漂移进行回归、建模, 其中支持向量机的核函数采用了具有更好数据集适应性的径向基核函数。为了提高支持向量机的建模精度, 引入人工鱼群算法对支持向量机的核心参数C(惩罚系数)和核函数的参数进行寻优。最后, 使用实际的光纤陀螺温度漂移数据对提出的补偿方法进行实验验证, 结果表明采用该方法补偿后的剩余光纤陀螺误差较采用线性回归方法减小了四五个数量级。

面向高速空间相干光通信的应用需求, 研制了一种同谱段异频点高稳定的四路集成激光器模块, 并采用了梯度反馈控制方法, 该反馈方法根据温度反馈值将控制事件分为五种层级, 按照优先级顺序梯次调控每路温度和电流, 降低了温度漂移和电流抖动, 从而有效降低了伺服系统对激光器线宽的影响.将该方法应用到模块控制中, 为了给它提供更加精确的温度反馈值, 在硬件方面采用温度被动反馈放大电路, 消除了电流分量引起的误差, 实验测得温度漂移低于0.001 ℃, 电流抖动低于0.6 μA.采用外腔半导体激光器, 集成为模块后四路激光器洛伦兹线宽在4.5~7.5 kHz之间, 阿伦方差均小于4×10－9.将该激光器模块应用到空间光通信中, 测试了四种调制格式下的误码率, 并演示验证了4×50 Gb/s 16QAM超高速空间相干光通信, 结果表明该模块在空间光通信中具有良好的应用前景.

本文通过分析石英陀螺的工作原理, 设计了闭环自激驱动、低噪声相敏解调原理的接口电路, 并研究了驱动力耦合对零位输出造成的影响, 以提高石英陀螺的环境适应性。通过研究传感器敏感表头的空气阻尼和谐振频率等方面的温度特性, 得出温度对驱动力幅值的影响。进而提出通过驱动力幅值进行温度补偿的方法。对接口电路温度特性以及对陀螺零位输出的影响进行了分析, 设计了全温区带宽恒定的运算放大器单元, 抑制由于检测信号中高次谐波分量比例变化产生的温度漂移, 并在高压N阱CMOS工艺下流片, 实现低温漂接口ASIC。在-45 ℃~85 ℃的温度范围内对石英陀螺整机进行零位温度循环测试, 利用驱动力幅值对零位输出进行三阶拟合补偿, 补偿后全温零位温度漂移小于20°/hr(1σ), 短期稳定性为5°/hr, 输出噪声为0.001°/s/√Hz。

利用ZnS∶Cu电致发光粉末与环氧树脂胶混合，设计制作了一种梯形电极结构的电压传感单元，实现了电致发光电压传感器输出信号的温度漂移补偿。电致发光电压传感信号通过2根塑料光纤传输到2个硅光电探测器，并选择其开路电压作为传感器的输出信号。在同一外加电压条件下，梯形电极区域内的电场分布是不均匀的，因而不同场点的发光亮度不同。通过测量梯形电极区域内2个不同发光点的发光强度随外加电压的变化，并对两路输出电压传感信号进行数据拟合与计算，可获知被测电压的有效值，并可实现对输出信号温度漂移的补偿。在-40～60 ℃范围内，采用上述温度漂移补偿方法测量了有效值在0.7~1.5 kV范围内的工频电压，传感器输出信号的非线性误差低于1.6%，验证了该温度漂移补偿方法的有效性。