摘要：为了降低光纤陀螺的成本,提出一种采用时分复用方法的干涉型双轴光纤陀螺仪方案.通过在单轴光纤陀螺结构中增加2个耦合器和1个光纤环,得到复用双轴光纤陀螺的结构.由于不同长度光纤环的渡越时间不同,在合理设计2个光纤环长度比的条件下可应用时延差分调制方法,可以从调制周期中不同阶段的干涉强度信号中分别得到2个轴的角速率信息.基于上述方案制作了实验样机,对系统的功能和静态性能进行验证测试,结果表明:该方案样机角度随机游走优于0.05°/h1/2,零偏稳定性优于0.85°/h.此双轴系统将每轴角速率的成本约降低了原来的50%.

摘要：以光纤Sagnac干涉仪为基础,利用其时延差分的调制特性,建立一套电光相位调制器半波电压的闭环测试方法,消除了由光强等低频波动引入的测量误差.设计相应的调制解调的闭环数字方程,完成了仿真实验.仿真结果表明:所设计的闭环方法能快速地追踪半波电压,其测量精度和系统的低频波动无关,测量精度受制于测试系统的宽谱噪声信号.搭建实验系统,实现闭环算法,相位调制器样品的半波电压测试结果表明:在200Hz的测试频率下该实验系统的测量相对精度优于1.8×10-5,1s平均测试的相对精度优于1.1×10-5,实验系统测量精度受限于被测相位调制器的温度敏感性和环境参数的稳定性.该测量方法能够精确测量高精度光纤传感系统中相位调制器的半波电压,也可应用于设计高精度的温度传感器.

摘要：微生物是自然生态系统的重要组成部分,掌握微生物在复杂流体中的运动特性可以为微型器件的设计制造提供理论指导.壁面效应是微生物游动研究中的重要问题之一,已有研究表明微生物在壁面附近存在复杂的行为特征.然而已有研究大多集中于微生物在牛顿流体中的游动模拟,仅有少数涉及黏弹性流体等非牛顿流体.本文采用直接力虚拟区域法与乔列斯基分解相结合的数值方法,引入Squirmer微生物游动模型,研究了微生物在黏弹性流体中的游动问题.首先给出求解黏弹性流体本构方程的数值格式;并将该方法应用于研究微生物游动中的壁面效应.研究结果表明,游动方向是影响微生物颗粒壁面效应的重要因素.流体弹性应力会对微生物产生一个反向转矩,影响微生物的游动方向,从而阻碍微生物逃离壁面.微生物颗粒在黏弹性流体中与壁面作用时间较长,几乎达到牛顿流体的两倍以上.

摘要：悬浮光力系统由于其出色的探测性能,已成为精密测量领域的研究热点。目前悬浮光力系统的探测方案主要包括平衡探测器方案和四象限探测器方案。平衡探测器噪声性能优越,但单个探测器只能测量一个方向的悬浮微粒位移信息,探测系统复杂。四象限探测器方案仅使用单个探测器即可同时探测微粒的三轴位移信息,探测系统简单,但噪声性能较差。本文根据悬浮光力系统的需求,设计了一种四象限探测器,实现了105量级跨阻增益,电学噪声达到商用平衡探测器水平,共模抑制比优于45 d B(50~250 k Hz),且入射光功率大于1 m W时,噪声性能只受散粒噪声限制。实验表明,该四象限探测器方案可替代平衡探测器方案,使探测系统小型化,并能很好地满足高探测灵敏度的需求。