1 陕西科技大学 机电工程学院，西安 710021
2 西安交通大学 机械工程学院，西安 710049
3 西安交通大学 精密微纳制造技术全国重点实验室，西安 710054
针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点，提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元，分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列，并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明：加速度方面，X轴灵敏度为0.006 mV/g，Y轴灵敏度为8.695×10-4 mV/g，Z轴灵敏度为0.200 mV/g；角加速度方面，X轴灵敏度为0.285 mV/（rad/s2），绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 mV/（rad/s2），绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 mV/（rad/s2）。与有限单元法仿真结果对比，实验测量误差在10%以内，且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。
惯性测量单元 激光诱导石墨烯 陀螺仪 加速度计 木材 Inertial measurement unit Laser induced graphene Gyroscope Accelerometer Wood
1 西北大学物理学院，陕西 西安 710127
2 西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室，陕西 西安 710076
宽谱光源驱动谐振光纤陀螺（RFOG）利用宽带光源抑制寄生噪声。然而，宽带光源引入的过量相对强度噪声（RIN）成为陀螺精度提升的主要限制因素。因此，考虑到不同光纤环形谐振腔（FRR）参数的影响，研究宽谱光源驱动RFOG中的RIN具有重要意义。基于宽带光源驱动RFOG的传输特性，构建了宽谱光源驱动RFOG中RIN的理论模型。分析了放大自发辐射源（ASE）谱宽和谐振环的分光比对腔内RIN的影响，并通过实验验证了理论结果的准确性。这些结果为减轻宽带光源驱动RFOG系统中的RIN提供了理论参考。
光纤光学 谐振式光纤陀螺 相对强度噪声 光纤环形谐振腔 光谱 宽谱光源
1 广东工业大学信息工程学院先进光子技术研究院，广东 广州 510006
2 哈尔滨工程大学物理与光电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
3 通感融合光子技术教育部重点实验室，广东 广州 510006
4 广东省信息光子技术重点实验室，广东 广州 510006
光频域偏振测量（OFDP）是一种基于扫频激光干涉原理的分布式光纤偏振测试技术，它能够精确获取保偏光纤、器件、组件与光路的偏振特性及其空间分布，实现高性能器件与光路的性能测试与质量评价，以及缺陷分析与故障诊断。OFDP优点是可兼顾超高测量灵敏度、超大测量范围、高精细度、长测量距离、动态快速测量等，已逐渐发展成为性能最优的分布式光纤测量技术之一。本文回顾了OFDP的测量原理，定量分析了分布式偏振串音的测量极限，综述了分布式偏振测试性能提升的若干关键技术，给出了高精度偏振器件与光路的测试典型应用，并讨论了其技术挑战和未来潜在的研究方向。
光频域偏振测量 分布式光学测量 偏振串音 保偏光纤与器件 光纤陀螺 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0112002
1 华中科技大学人工智能与自动化学院，湖北 武汉 430074
2 多谱信息智能处理技术全国重点实验室，湖北 武汉 430074
3 华中光电技术研究所武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430223
通过对光纤陀螺温度漂移的剖析推导，分析了温度扰动引起陀螺漂移误差的深层次原因，并结合过程相关性理论，对各个温度项影响因子与光纤陀螺实际输出相关性进行验证分析，提出一种同时考虑温度、温变速率、温度梯度以及三者乘积耦合项的算法补偿模型。对该模型的补偿效果进行离线补偿验证，结果表明，采用该算法补偿模型能明显抑制光纤陀螺的变温零漂。为了进一步验证该模型的有效性，把离线获得的补偿参数载入陀螺存储器，经过多样本实验测试，补偿后可有效提高光纤陀螺的全变温零偏稳定性，验证了该补偿算法在工程上的可实施性和推广价值。
光纤光学 光纤陀螺 Shupe 效应 光纤环圈 温变速率 补偿算法
半球谐振陀螺具有结构简单、抗辐射与冲击、寿命长、可靠性高等优点，其中驱动电路是获取高精度陀螺信号的关键。对影响半球谐振陀螺性能指标的单元电路展开了研究及优化设计，基于微弱信号处理、滤波等技术研究了提高检测电压稳定的方法。采用 Tina-TI软件对设计电路的性能进行了仿真，实现了增益 40dB、噪声 4.81μV/Hz的整体电路设计。搭建陀螺样机测试了电路，根据实验结果给出了 HRG不同叠加激励信号的作用下其输出信号的演变趋势。结果表明：随着直流、交流电压的增加，均会增大半球谐振陀螺输出信号的幅值；当激励信号电压不变时，交流信号的频率改变也会影响半球谐振陀螺输出信号的幅值。因此，研究半球谐振陀螺的激励信号对输出信号的影响，为设计半球谐振陀螺的驱动电路提供了参考。
半球谐振陀螺 读出电路 仿真 信号检测 激励信号 hemispherical resonant gyro readout circuit simulation signal detection drive signal
华中光电技术研究所—武汉光电国家研究中心，湖北武汉 430223
激光陀螺长时间工作过程中零位保持不变对于捷联惯导有重要意义。介绍了影响激光陀螺零位的主要因素之一，并分析了导致激光陀螺长时间工作过程中产生零位漂移的机理。实验发现，激光陀螺连续工作 1个月，由正逆时针光束损耗差引入的零位漂移在 0.0053°/h左右，伴随正逆时针损耗差变化 8%左右。损耗差对激光陀螺零位的影响是长期的、缓慢的。若需要减小激光陀螺长期工作的零位漂移，则应当提高正逆行波损耗差的长期稳定性。
激光陀螺 零位漂移 损耗差 朗缪尔流效应 Fresnel牵引效应 RLG zero-bias drift loss difference Langmuir flow Fresnel traction effect
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
对于雷达天线伺服跟踪这种高动态应用环境，传统的有限脉冲响应（Finite impulse response, FIR）低通滤波抖动解调引入的时间延迟会导致较大的跟踪误差。为了解决时间延迟问题，文中提出一种FIR滤波与抖动剥除相结合的测量方法，FIR实现具有时延的精确解调，抖动剥除对FIR延迟时间段进行精确补偿。抖动剥除基于相关抵消原理，通过Kalman滤波对陀螺抖动剥除增益因子进行动态跟踪，并对时延前后的抖动量进行实时计算。文中对无延时测量方法进行了激光陀螺实验测试，测试结果表明：该测量方法能够对FIR时延时间段的抖动量进行精确计算，抖动剥除精度优于0.5″，实现了陀螺无延迟测量。FIR滤波和抖动剥除相结合兼顾了激光陀螺的高精度和实时性，具有很好的应用前景。
激光陀螺 FIR滤波 抖动剥除 Kalman滤波 ring laser gyroscope FIR filtering dither stripping Kalman filter 红外与激光工程
2023, 52(11): 20230171
红外与激光工程
2023, 52(11): 20230156
1 中国电子科技集团第二十六研究所，重庆 400060
2 重庆市固态惯性技术企业工程技术研究中心，重庆 401332
3 重庆市固态惯性技术工程实验室，重庆 401332
4 重庆电子工程职业学院 智慧健康学院，重庆 401331
为了满足集成式陀螺芯片对高精度质量块的要求，该文采用电子束镀膜(EBPVD)工艺代替传统的电镀工艺，在石英微机械陀螺芯片音叉端部制作了厚约2 μm的质量块，并对质量块厚度均匀性、对准精度一致性及膜层附着力进行了研究。首先，通过调整镀膜高度和角度以满足厚度精度要求；其次，为了保证对准精度，设计了掩膜夹具和位置调整夹具；最后，通过实验确定了最佳镀膜参数。此外，对制作的质量块进行了激光修调实验，经过修调后，陀螺机械耦合误差信号的幅值从初始的301.0 mV降至17.6 mV。
陀螺芯片 机械耦合误差 电子束镀膜 激光修调 gyroscope chip mechanical coupling error electron beam physical vapor deposition (EBPVD) laser trimming
