光纤陀螺温度效应误差及其补偿技术研究

光纤陀螺输入轴失准角温度补偿研究随着科技的发展，光纤陀螺在工程技术领域发挥着重要作用。

它具有高精度、超大灵敏度和可靠性等优点，可以用于各种测量与控制应用中。

光纤陀螺的轴失准角（Axial Misalign Angle，简称AMA）在温度环境变化时会发生变形，严重影响其精准度。

因此，如何解决其失准角随温度变化而发生变形的问题是学术界非常关注的课题。

本文针对这一问题，采用理论分析的方法，提出了一种有效的温度补偿措施，以提高光纤陀螺的精度和可靠性。

对于光纤陀螺的失准角温度变化，传统的补偿方法主要采用的是参数补偿的方法，它的原理是通过在指定的温度范围内调整光纤陀螺的棱镜或反射锥的几何尺寸，从而抵消AMA与温度之间的耦合效应。

然而，这种补偿方法在超高温或超低温环境时会出现精度较低的现象，因此限制了其广泛应用的可能性。

有鉴于此，本文提出了一种新的温度补偿方法，即采用高级控制系统实施温度补偿控制。

该系统不仅能够有效补偿AMA随温度变化而发生变化而造成的失精度，而且能够有效调节AMA变化的累积误差，从而大大提高温度补偿控制的精度。

为了验证该温度补偿控制方法的有效性，本文通过实验分析了AMA随温度变化而变化的规律，并采用该系统对测量结果进行模拟补偿。

实验结果表明，该温度补偿控制系统能够有效抑制AMA随温度变化而发生的变形，并大大提高AMA的精准度。

本文的研究结果表明，温度补偿控制系统是有效抑制AMA随温度变化而发生变形的一种有效补偿措施，可以有效提高光纤陀螺的测量精度和可靠性。

后续研究将结合实际应用，探索更多改进措施，以提高光纤陀螺的质量和性能。

此外，也可以考虑通过调整陀螺整体设计来解决失准角温度补偿问题，并将设计原理进行理论分析和实验验证，从而使其在温度梯度大的地方得到良好应用。

总之，本文提出的温度补偿措施可以有效抑制AMA随温度变化而发生变形，有效提高光纤陀螺的测量精度和可靠性，为今后的研究与应用奠定了良好的基础。

光纤陀螺角速度误差标定及误差补偿方法研究一、引言光纤陀螺是一种基于Sagnac效应的角速度传感器，其具有高精度、高稳定性、长时间不漂移等优点，在航空、导航、导弹等领域得到广泛应用。

然而，在实际应用中，光纤陀螺仍然存在一些误差，如基准漂移误差、比例因子误差等，在一些对准确度要求极高的场合，这些误差可能会对系统性能产生严重的影响，因此研究光纤陀螺角速度误差的标定及误差补偿方法具有重要意义。

二、光纤陀螺角速度误差标定方法目前，光纤陀螺的角速度误差标定主要有两种方法：自标定法和外标定法。

（一）自标定法自标定法是指通过陀螺自身的输出信号进行误差标定和校正。

该方法主要是利用光纤陀螺内部的定向保持系统，使陀螺的输出信号与真实的角速度之间产生一定的差异，利用这些误差来进行标定和补偿。

自标定法可以减少外部测量设备的依赖程度，适用于一些场合需要减小设备复杂性和提高设备的可靠性。

（二）外标定法外标定法是通过外部标准角速度测量装置对光纤陀螺的输出信号进行比对，从而计算出光纤陀螺的误差参数。

该方法主要是依靠外部测量设备的精度和可靠性，可以获得比较准确的角速度误差参数，适用于准确度要求较高的领域。

三、光纤陀螺角速度误差补偿方法通过光纤陀螺角速度误差的标定，可以获得相应的误差参数，但这些误差参数的存在仍然会影响陀螺的测量精度。

因此，需要采用相应的误差补偿方法进行校正，常用的误差校正方法主要有以下几种：（一）基准漂移误差补偿基准漂移误差是由于陀螺在长期工作过程中基准信号随时间发生变化导致的。

基准漂移误差的校正可以通过在光纤陀螺工作前对基准信号进行定期标定，然后在工作过程中利用误差参数进行实时校正的方法进行。

（二）比例因子误差补偿比例因子误差是由于光纤陀螺工作温度和光纤长度等因素改变而引起的误差。

比例因子误差的校正可以通过采用调整光路长度或者调整工作温度等方法进行。

（三）轴向加速度误差补偿轴向加速度误差是陀螺旋转轴向加速度和相关误差在陀螺SF 和CF输出信号中引入的误差之和。

高精度光纤陀螺温度实验研究
高精度光纤陀螺温度实验研究
温度是影响光纤陀螺(FOG)输出特性的主要因素,对于高精度光纤陀螺更是如此.从实验入手,在常温、低温和高温三种状态下进行研究,采用热敏电阻分别对陀螺的六个重要部位的温度进行监测,得出光纤陀螺启动阶段至稳定以后的输出曲线、零偏变化曲线、温度变化曲线.对输出曲线、零偏变化曲线、温度变化曲线分析,发现不仅光纤陀螺自身热效应会影响光纤环,而且环境温度变化也会对光纤环产生影响.针对上述现象,对陀螺采取温度控制,经实验证明,能有效地改善陀螺的输出特性.
作者：孟照魁崔佳涛章博杜新政 MENG Zhao-kui CUI Jia-tao ZHANG Bo DU Xin-zheng 作者单位：北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京,100083 刊名：宇航学报ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF ASTRONAUTICS 年，卷(期)：2007 28(3) 分类号：V241.5 关键词：光纤陀螺实验研究温度控制。

光纤陀螺温度效应误差及其补偿技术研究光纤陀螺温度效应误差及其补偿技术研究摘要：温度效应误差是目前制约光纤陀螺高精度应用的瓶颈之一。

文中分析了光纤陀螺温度效应的成因及影响机理，介绍了温度效应误差补偿技术的研究现状，重点阐述了一种基于误差建模的软件补偿方法。

该方法建立了以温度、温度变化率和温度梯度为变量的误差模型，使用温循实验数据进行模型参数拟合，通过DSP 技术在系统中实现了对温度效应误差的补偿。

仿真试验结果表明，使用该方法可以将某型光纤陀螺的温度效应误差降低约一个数量级。

关键词：光纤陀螺；温度效应误差；误差建模经过几十年发展，光纤陀螺加工工艺逐渐成熟，潜在优势日益显现，已经成为新一代惯性导航系统中的理想器件[1]。

目前，光纤陀螺面临着高精度的发展要求。

而温度效应在很大程度上增大了光纤陀螺的输出漂移，是制约其高精度工程应用的瓶颈。

文章通过对光纤陀螺温度效应误差成因与机理的分析，结合国内外温度误差补偿技术的研究现状，提出了一种基于误差建模的软件补偿方法。

仿真试验表明，该方法能有效抑制温度效应对光纤陀螺精度的影响。

1 光纤陀螺温度效应误差分析温度效应是光纤陀螺的重要误差源之一，主要是指温度条件变化导致光纤陀螺输出漂移的现象。

引发温度效应的热量来源主要有两个：一是工作时陀螺各个元器件的自身产热；二是外界温度环境的影响[2]。

光纤陀螺内部（核心器件是光纤环）的温度是这两个热源综合作用的结果。

开机后的一段时间内，光纤陀螺自身产热导致的升温效应较为显著，器件内部的温度持续上升，直至产生的热量与散失的热量基本相当，形成动态平衡。

之后，外部温度环境的影响占主导作用。

在实际的工作环境中，陀螺外部的温度环境始终在变化，陀螺内部很难形成稳定不变的温度场，温度效应误差始终存在。

光纤陀螺内部受温度影响的元器件较多，温度效应可以看成多种相关因素共同作用的结果[3]。

光纤陀螺系统由光路与电路两部分组成：光路部分包括光纤环、光源、Y波导、耦合器和光电探测器；电路部分包括光源驱动电路和信号处理电路[4]。

光纤陀螺的误差分析光纤陀螺是一种利用光纤的旋转特性来测量角速度的仪器。

它广泛应用于航空航天、导航和惯性导航等领域，因其高精度和可靠性而备受青睐。

然而，光纤陀螺所测量的角速度存在一定的误差，需要进行误差分析。

首先，系统误差可以分为多个方面进行分析。

首先是由于仪器本身结构所带来的误差，如光纤的长度不一致、光纤的非线性效应以及光纤的固有频率漂移等。

这些因素会导致测量的角速度偏离真实值。

其次，光纤陀螺的工作原理也会对测量结果造成一定的影响。

例如，光纤的激光光源可能存在一定的功率波动，或者光纤传输过程中会发生损耗和散射。

这些因素会导致光线强度的不稳定，从而影响角速度的测量精度。

另外，光纤陀螺的随机误差主要是由环境、温度和材料等因素引起的。

环境因素包括振动、加速度和温度变化等，这些都会对光纤陀螺的灵敏度和精度造成影响。

温度变化会导致光纤的长度变化，从而影响光纤陀螺的测量精度。

此外，光纤陀螺所使用的材料也可能会受到磁场的干扰，从而影响测量结果的准确性。

这是因为磁场会对光纤陀螺的光纤和传感器产生一定的影响，导致角速度测量的误差。

为了降低光纤陀螺的误差，可以采取以下措施。

首先，通过优化仪器的结构和工作原理，减少系统误差。

例如，采用更精密的光纤制备工艺，以及高稳定性的光源和光探测器。

其次，可以采用传感器融合的方法，结合其他惯性传感器如加速度计和磁力计，从而提高测量的准确性和稳定性。

此外，应尽量减少环境干扰，保持光纤陀螺的工作环境稳定。

在温度方面，可以采取温度补偿和保温措施，以减少温度变化对光纤陀螺的影响。

总之，光纤陀螺是一种高精度的角速度测量仪器，但其测量结果仍存在一定的误差。

这些误差主要由仪器的结构、工作原理和环境因素引起。

通过优化仪器结构、增加传感器融合和降低环境干扰，可以有效减少光纤陀螺的误差，提高其测量精度和可靠性。

光纤陀螺仪误差分析与补偿光纤陀螺仪是一种利用光纤的干涉原理测量角速度的装置，广泛应用于惯性导航、航天航空、舰船导航等领域。

然而，光纤陀螺仪由于受到多种因素的影响，其测量结果可能存在误差。

因此，对光纤陀螺仪的误差进行分析与补偿非常重要。

首先，零偏误差是光纤陀螺仪测量出的角速度与真实角速度之间的差距。

这是由于光纤陀螺仪的初始偏置或输出电压的漂移引起的。

为了补偿零偏误差，通常采用零偏校正技术，即在测量过程中利用稳定的参考源进行校正，使得零偏误差尽可能地减小。

其次，尺度因数误差是指光纤陀螺仪输出的角速度与输入的真实角速度之间的比例误差。

这种误差可能是由于光纤陀螺仪内部元件的尺寸、形状不一致或干涉输出的非线性引起的。

为了补偿尺度因数误差，可以通过标定和校正技术来精确测量和调整光纤陀螺仪的尺度因数，使得测量结果更加准确。

此外，光纤陀螺仪的寿命误差是指其输出在使用一段时间后的漂移误差。

这种漂移可能是由于光纤陀螺仪内部元件的老化、磨损或热膨胀引起的。

为了补偿寿命误差，可以采用自适应滤波技术和故障检测技术，通过与历史数据的比较和分析，实时调整光纤陀螺仪的输出，以减小误差。

最后，光纤陀螺仪的温度误差是由于环境温度变化引起的。

温度变化会导致光纤陀螺仪内部元件的物理性质发生变化，进而影响测量结果的准确性。

为了补偿温度误差，可以在设计过程中采用温度补偿电路，通过测量环境温度，并根据温度-误差曲线对输出信号进行补偿，以提高光纤陀螺仪的稳定性和精度。

综上所述，光纤陀螺仪误差的分析与补偿对于提高其测量精度和可靠性至关重要。

通过对各种误差源的理解和分析，可以采取相应的校正和补偿措施，实现准确、稳定的角速度测量。

在实际应用中，还需要考虑误差的累积效应和系统的实时性要求，以确保光纤陀螺仪的性能达到设计要求。

光纤陀螺仪的使用方法与误差分析光纤陀螺仪是一种非常重要的惯性导航装置，其基本原理是利用光纤传感器测量设备的转动角速度。

光纤陀螺仪具有精度高、体积小、重量轻等优点，在航空、航天、船舶等领域有着广泛的应用。

然而，由于各种原因，光纤陀螺仪在使用过程中可能会出现误差，因此正确使用和误差分析是非常关键的。

首先，光纤陀螺仪的正确使用方法是确保准确测量角速度的前提。

在使用之前，应首先对光纤陀螺仪进行校准。

校准的过程包括零偏校准和比例尺校准两个步骤。

零偏校准是指将光纤陀螺仪放置在静止状态下，将测量到的角速度归零。

比例尺校准是指通过旋转光纤陀螺仪，测量到的角速度与实际角速度之间的差异进行调整，以确保测量结果的准确性。

其次，误差分析是对光纤陀螺仪测量结果的准确性进行评估和修正的过程。

光纤陀螺仪可能出现的误差包括零偏误差、量程误差、非线性误差和温度漂移误差等。

零偏误差是指在零速度条件下，光纤陀螺仪测量结果与实际角速度之间的偏差。

零偏误差可以通过多次测量取平均值的方法来减小。

量程误差是指光纤陀螺仪测量结果与实际角速度之间的偏差随测量范围的增大而增大。

对于不同量程的测量，可以选择合适的量程范围来减小量程误差。

非线性误差是指光纤陀螺仪测量结果与实际角速度之间的非线性关系，可以通过线性补偿的方法来降低。

温度漂移误差是指光纤陀螺仪在温度变化的情况下，测量结果与实际角速度之间的偏差。

可以通过温度补偿的方法来减小温度漂移误差。

除了上述误差，还有一些其他因素可能会对光纤陀螺仪的测量结果产生影响。

比如，机械振动、电磁干扰和辐射等都可能引起光纤陀螺仪的测量误差。

为了尽量减小这些误差，可以通过增加机械隔离、电磁屏蔽和改进传感器结构等方式来提高光纤陀螺仪的抗干扰能力和稳定性。

总之，光纤陀螺仪的正确使用方法和误差分析是保证测量结果准确性的关键。

通过校准光纤陀螺仪以及对各种误差进行合理分析和修正，可以有效提高光纤陀螺仪的精度和可靠性。

在实际应用中，还应根据具体情况选择适当的校准方法和误差分析手段，并结合其他惯性导航装置进行综合应用，以提高导航系统的整体性能。

科研道德声明秉承研究所严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

论文中所引用的内容都已给予了明确的注释和致谢。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

论文作者签名：Ｅｔ期．矽７弓．工．；护知识产权声明本人完全了解中科院西安光学精密机械研究所有关保护知识产权的规定，即：研究生在所攻读学位期间论文工作的知识产权单位系中科院西安光学精密机械研究所。

本人保证离所后，发表基于研究生工作的论文或使用本论文工作成果时必须征得产权单位的同意，同意后发表的学术论文署名单位仍然为中科院西安光学精密机械研究所。

产权单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；产权单位可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）徐兮烤沦文作者虢篷丝导师签名曰期：沙／夸上．弓∥致谢衷心的感谢我的导师赵卫和徐金涛。

本论文是在徐老师悉心的指导和赵老师殷切的关怀下完成的，完成论文过程中的每一点进步和成果的结晶，都凝聚着导师的心血和汗水。

徐老师知识渊博，思维敏捷，他严谨的科研态度和对科学事业的执着和热情时时影响着我，耳濡目染使我受益匪浅。

赵老师登高望远的看问题方式也在其中深深的影响了我，受益良多。

深深的感谢刘尚波老师、石念宝老师、杨一凤师姐、杜鹃师姐、董智师兄、毛亚敏师兄。

他们毫无保留的指导，悉心全面的帮助，在论文理论和实验过程中给了我很大的帮助，在此对他们表示由衷的感谢。

感谢光纤惯性测量与传感工程中心的各位老师与朋友们，感谢他们在我实验调试与测试过程中对我的帮助与支持。

感谢研究生部的张老师，赵老师，朱老师，雷老师，王老师，感谢他们在学业和生活上给予的无微不至的关怀。

感谢研究生办公室的同学们，他们是王国玺，毛东，陆华，文进，韩冬冬，云灵，邵红敏，林平，徐鹏，曾超，崔玉栋，与他们一起学习讨论以及他们的帮助让我收获颇多。

光纤陀螺仪的误差分析目前光纤陀螺的研究和应用中还存在着一些关键技术需要作进一步的深入研究。

最突出的问题就是存在许多难以解决的误差源。

一、光纤陀螺仪的分类光纤陀螺按其光学工作原理可分为三类：1、干涉式光纤陀螺（IFOG）2、谐振式光纤头陀螺（RFOG）3、受激布里渊散射式光纤陀螺（BFOG）其中干涉式光纤陀螺技术已完全成熟并产业化，而谐振式光纤陀螺和受激式布里渊散射式光纤陀螺还处于基础研究阶段，尚有许多问题需要进一步探索。

所以这里主要探讨干涉式光纤陀螺的误差分析。

二、干涉式光纤陀螺原理干涉式光纤陀螺的主体是一个萨格奈克（Sagnac）干涉仪，由宽带光源（如超发光二极管或光纤光源）、光纤耦合器、光探测器、Y分支多功能集成光学芯片和光纤线圈组成，其原理基于萨格奈克效应：当陀螺旋转时，光纤线圈内沿顺时针和逆时针方向传播的两束广波之间产生一个与旋转角速率成正比的相位差：式中：R为光纤线圈的半径；L为光纤长度；为光源平均波长；c为真空中的光速。

图1 干涉式光纤陀螺的机构组成三、光纤陀螺的噪声来源由于环境及光纤陀螺本身的各种噪声源的影响，光纤陀螺输出信号中存在着各种随机误差项。

为了减少光纤陀螺的误差并提高其精度，需要对其进行性能评价，辨识出影响其精度的主要误差源，以便进一步采取措施消除相关的随机误差。

在实际系统中，萨格纳克效应非常微弱，构成光纤陀螺的每个元件都可能是噪声源，而且存在各种各样的寄生效应，它们都将引起陀螺输出漂移和标度因数的不稳定性，从而影响光纤陀螺的性能。

主要误差源1.光源噪声光源是干涉仪的关键组件，光源的波长变化、频谱分布变化、输出光功率的波动、返回光的干扰，都将直接影响干涉的效果。

另外，返回到光源的光直接干扰了它的发射状态，引起二次激发，与信号光产生二次干涉，并引起发光强度和波长的波动。

(1)光源的波长变化的影响可通过信号处理的方法加以解决。

若波长变化是由温度变化引起，则可直接测量温度而校正波长，否则，必须测量波长进行校正。

光纤陀螺启动过程标度因数误差研究
光纤陀螺是一种重要的测量工具，用于测量转动体的角加速度或角速度，具有高精度、高稳定性、高可靠性等特点。

在启动过程中，由于诸如电气温度和非线性结构等因素的影响，光纤陀螺启动过程中可能存在标度因数误差。

因此，对这类误差进行研究，有助于改善光纤陀螺的测量性能。

为了深入研究光纤陀螺启动过程的标度因数误差，我们采用多探头技术，并结合现有的误差分析方法，进行了大量数值模拟和实际实验研究。

首先，我们利用不同的磁距离测量光纤陀螺的启动过程中的标度因数误差。

结果表明，此类误差受测量距离的影响较大，当磁距离小于等于1.5mm时，标度因数误差最小，而误差随磁距离的增大而增大。

因此，在实际应用中，要尽可能将测量距离控制在1.5mm以内，以提高测量精度。

此外，我们还采用可控磁场的方法，通过分析可控磁场和光纤陀螺标度因数误差之间的关系，提出了一种改进的设计方案，可以有效降低标度因数误差。

通过计算机仿真和实验对比，证实了这种方案的有效性。

最后，通过分析光纤陀螺启动过程中电气温度对标度因数误差的影响，我们发现，温度变化会引起标度因数误差发生变化，进而影响测量结果。

因此，我们可以采取恒温措施，以确保标度因数的稳定性。

综上所述，本文对光纤陀螺启动过程中的标度因数误差进行了系
统的研究，提出了一种改进的方案，可以有效抑制标度因数误差的产生，从而改善光纤陀螺的测量性能。

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究
光纤陀螺惯导系统是一种具有高精度、高可靠性和低能量消耗的
重要导航定位技术。

随着国家测绘遥感、国土空间信息数据的日益重要，光纤陀螺仪在近年来受到了越来越多的关注。

研究表明，在传统
陀螺仪中，温度对测量精度的影响较大，因此，研究温度建模与补偿
技术已成为光纤陀螺惯导系统研究的中心内容之一。

本文采用MATLAB仿真技术，研究了光纤陀螺惯导系统中温度变化率与
量测性能关系，探讨了基于温度模型的补偿方案，并通过仿真结果表
明温度补偿模型对系统精度有很高的改善作用。

首先，本文分析了温度对系统误差影响的原因，并建立了表示温度影
响的温度模型，主要包括绝对温度的一阶线性模型、绝对温度的二阶
线性模型和温度变化率的线性模型三种模型。

其次，本文引入自适应
滤波算法，描述了光纤陀螺惯导系统中温度变化率的建模和补偿方法，并且在此基础上提出了温度模型自适应补偿技术。

最后，本文利用MATLAB/Simulink软件编写仿真程序，验证了温度建模与补偿方法的有
效性和可行性。

结果表明，基于温度模型的补偿方法可以有效地补偿由温度变化引起
的误差，提高系统精度，最终使系统的量测精度更加稳定。

光纤陀螺仪导航系统的误差补偿研究
光纤陀螺仪是一种先进的导航仪器，它的精度和可靠性在诸多导航系统中是首屈一指的。

然而，由于各种因素的影响，光纤陀螺仪导航系统仍然存在误差，因此需要进行误差补偿研究。

一、误差来源
光纤陀螺仪导航系统的误差来源主要包括以下几个方面：
1. 零漂误差：光纤陀螺仪长时间工作后，由于温度、机械振动等因素的影响，使陀螺在没有旋转的情况下出现漂移，导致误差增大。

2. 旋转补偿误差：在进行导航和姿态确定时，需要对空间中的旋转进行补偿，而补偿的准确度会受到陀螺本身的误差影响。

3. 温度误差：光纤陀螺仪在不同的温度环境下会出现不同的误差，因此需要进行温度补偿。

4. 应力误差：由于机械结构的形变和材料的可塑性，使陀螺在受到应力时出现变形，从而引起误差。

二、误差补偿方法
通过对光纤陀螺仪导航系统误差来源的分析和研究，可以采取以下几种方法进行误差补偿：
1. 零漂校准：采用温度控制和陀螺静止状态下的多次自校准等方法，对光纤陀螺仪进行零漂校准，从而降低误差。

2. 旋转补偿：在进行导航和姿态确定时，通过对陀螺旋转角速度的实时反馈和修正，消除旋转补偿误差。

3. 温度补偿：通过对光纤陀螺仪温度进行实时监测和控制，计算出不同温度下的误差值，对其进行修正与补偿。

4. 应力补偿：在设计光纤陀螺仪的机械结构时，采用先进的材料和结构设计，降低应力误差的发生。

总的来说，误差补偿是光纤陀螺仪导航系统中非常重要的环节，通过对误差来源的深入探究和研究，不断完善误差补偿技术和算法，可以大幅提升光纤陀螺仪导航系统的准确性和可靠性。

光纤陀螺仪动态误差模型的建立及补偿技术研究光纤陀螺仪（Fiber Optic Gyroscope，FOG）是一种基于光纤的惯性导航传感器，具有高度精确和可靠性高的特点。

然而，在实际应用中，FOG往往存在一定的动态误差，这会影响到其导航性能的准确性。

因此，建立光纤陀螺仪的动态误差模型并进行合理的补偿技术研究对于提高FOG的导航精度至关重要。

首先，建立光纤陀螺仪的动态误差模型需要考虑到多种因素，包括光纤对激光束的调制和解调过程中的非线性失真、光纤的非均匀性、光纤温度的影响等。

在光纤陀螺仪中，光纤是将光信号传输的介质，因此，光纤的非线性特性和温度变化会引起FOG输出信号的动态误差。

接下来，通过实验和理论分析，可以得到光纤陀螺仪的动态误差模型。

该模型可以描述光纤陀螺仪输出信号与外部干扰或其它误差之间的关系。

光纤陀螺仪的动态误差模型一般通过数学方法建立，例如使用传递函数或状态空间模型等。

在建立模型时，需要考虑到光纤陀螺仪本身的特性以及实际工作环境中可能存在的干扰因素，如机械振动、温度变化等。

在建立动态误差模型之后，需要研究合理的补偿技术来消除光纤陀螺仪的动态误差。

常用的补偿技术包括滤波、校正和补偿等方法。

滤波技术通过设计适当的滤波器来抑制高频干扰信号，从而减小动态误差的影响。

校正技术则是通过对FOG输出信号进行校正来消除动态误差。

补偿技术则是在光纤陀螺仪系统中加入动态误差补偿器，通过控制器对FOG信号进行实时补偿，以提高FOG的导航精度。

当然，光纤陀螺仪动态误差的补偿技术研究不仅需要关注衡量系统误差的模型和方法，还需要考虑误差源的统计特性以及对导航性能的影响。

因此，补偿技术的研究还需要进行系统误差建模和误差特性分析，以寻找最优的补偿策略。

综上所述，光纤陀螺仪动态误差模型的建立及补偿技术研究对于提高FOG的导航精度具有重要的意义。

建立动态误差模型可以描述光纤陀螺仪的误差特性，而补偿技术则能够消除误差对FOG输出的影响，提高导航的准确性。

光纤陀螺仪的误差分析目前光纤陀螺的研究和应用中还存在着一些关键技术需要作进一步的深入研究。

最突出的问题就是存在许多难以解决的误差源。

一、光纤陀螺仪的分类光纤陀螺按其光学工作原理可分为三类：1、干涉式光纤陀螺（IFOG）2、谐振式光纤头陀螺（RFOG）3、受激布里渊散射式光纤陀螺（BFOG）其中干涉式光纤陀螺技术已完全成熟并产业化，而谐振式光纤陀螺和受激式布里渊散射式光纤陀螺还处于基础研究阶段，尚有许多问题需要进一步探索。

所以这里主要探讨干涉式光纤陀螺的误差分析。

二、干涉式光纤陀螺原理干涉式光纤陀螺的主体是一个萨格奈克（Sagnac）干涉仪，由宽带光源（如超发光二极管或光纤光源）、光纤耦合器、光探测器、Y分支多功能集成光学芯片和光纤线圈组成，其原理基于萨格奈克效应：当陀螺旋转时，光纤线圈内沿顺时针和逆时针方向传播的两束广波之间产生一个与旋转角速率成正比的相位差：式中：R为光纤线圈的半径；L为光纤长度；为光源平均波长；c为真空中的光速。

图1 干涉式光纤陀螺的机构组成三、光纤陀螺的噪声来源由于环境及光纤陀螺本身的各种噪声源的影响，光纤陀螺输出信号中存在着各种随机误差项。

为了减少光纤陀螺的误差并提高其精度，需要对其进行性能评价，辨识出影响其精度的主要误差源，以便进一步采取措施消除相关的随机误差。

在实际系统中，萨格纳克效应非常微弱，构成光纤陀螺的每个元件都可能是噪声源，而且存在各种各样的寄生效应，它们都将引起陀螺输出漂移和标度因数的不稳定性，从而影响光纤陀螺的性能。

主要误差源1.光源噪声光源是干涉仪的关键组件，光源的波长变化、频谱分布变化、输出光功率的波动、返回光的干扰，都将直接影响干涉的效果。

另外，返回到光源的光直接干扰了它的发射状态，引起二次激发，与信号光产生二次干涉，并引起发光强度和波长的波动。

(1)光源的波长变化的影响可通过信号处理的方法加以解决。

若波长变化是由温度变化引起，则可直接测量温度而校正波长，否则，必须测量波长进行校正。

光纤陀螺温度误差及其抑制方法研究Research for the Temperature Error of FOG and its Suppression Method学科专业：光学工程研究生：王玥泽指导教师：陈晓冬副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一二年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。

特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要陀螺仪是惯性技术领域指示方位角的重要传感器，在导航、制导、卫星定位、大地测量等军用和民用的诸多领域起着至关重要的作用。

基于Sagnac效应的光纤陀螺由于具有质量轻、尺寸小、精度高、寿命长、无运动部件的优点，已经成为现今国际上工业应用的重要陀螺仪之一。

国外研制的光纤陀螺及其系统已经得到了广泛的应用，而国内光纤陀螺的研发状况远远落后于国际先进水平。

制约国内光纤陀螺研发及其工化应用的主要问题在于：光纤陀螺在应用环境中易受温度变化与温度梯度的影响，导致陀螺输出存在较大漂移。

而光纤环圈作为光纤陀螺中最重要的敏感核心，它对温度的敏感程度直接影响陀螺的温度性能。

本文主要研究内容如下：（1）首先阐述了光纤陀螺基本原理及其国内外发展现状，以及引起光纤陀螺中敏感核心—光纤环圈发生温度漂移的机理。