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光纤陀螺随机游走优化技术

浙江大学学报（工学版） 2013年第3期47卷 554-557页

作者：汪樟海陈杏藩浙江大学光电工程学系浙江杭州310027

针对高精度应用中光纤陀螺输出随机游走限制系统性能的问题,通过选择合适的偏置相位,对光纤陀螺随机游走进行了优化.选取一组偏置相位序列,采集该组偏置相位序列下光纤陀螺系统的探测器输出,根据电子加性噪声、散粒噪声和光源相对强度... 详细信息

针对高精度应用中光纤陀螺输出随机游走限制系统性能的问题,通过选择合适的偏置相位,对光纤陀螺随机游走进行了优化.选取一组偏置相位序列,采集该组偏置相位序列下光纤陀螺系统的探测器输出,根据电子加性噪声、散粒噪声和光源相对强度噪声等影响光纤陀螺输出随机游走的主要噪声源的噪声特性,通过拟合方法实现3种噪声源的分离,结合理论推导得到最佳偏置相位和最佳噪声抑制比,从而使系统输出的随机游走系数最小.对光纤陀螺系统在最佳偏置相位和常规偏置相位处分别进行静态测试,测试结果表明:采用最佳偏置相位可将光纤陀螺的随机游走系数降低约50%,符合理论分析和计算结果.提出的光纤陀螺最佳偏置相位的拟合测试方法能获得与系统匹配的最佳偏置相位,满足工程实践的需要.

关键词：光纤陀螺最佳偏置相位噪声分离随机游走系数

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电光相位调制器半波电压闭环测量方法

浙江大学学报（工学版） 2014年第3期48卷 555-560页

作者：陈杏藩曾宪超周虎王磊浙江大学光电工程信息学系浙江杭州310027 北京航天控制仪器研究所北京100854

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... 详细信息

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.

关键词：相位调制器半波电压 Sagnac干涉仪闭环测试

基于虚拟区域法的黏弹性流体中微生物游动的数值模拟和应用

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力学学报 2023年第1期55卷 84-94页

作者：彭方远潘定一陈杏藩林昭武浙江大学工程力学系杭州310027 浙江大学光电科学与工程学院杭州310027

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... 详细信息

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.

关键词：虚拟区域法黏弹性流体微生物乔列斯基分解

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大动态光纤陀螺标度因数双线性插值补偿模型

中国惯性技术学报 2018年第3期26卷 400-404页

作者：姚俊杰王磊陈杏藩王金芳刘承浙江大学光电科学与工程学院杭州310027 上海航天控制技术研究所上海201100

标度因数的温度特性和非线性是影响大动态光纤陀螺精度的重要因素,在航空、航天等对动态精度要求较高的应用场合需要对标度因数的温度特性和非线性误差进行补偿。通过对大动态光纤陀螺标度因数的误差分析,得出环境温度和输入角速率是影... 详细信息

标度因数的温度特性和非线性是影响大动态光纤陀螺精度的重要因素,在航空、航天等对动态精度要求较高的应用场合需要对标度因数的温度特性和非线性误差进行补偿。通过对大动态光纤陀螺标度因数的误差分析,得出环境温度和输入角速率是影响标度因数误差的主要因素。建立了一种基于双线性插值的补偿模型,对大动态光纤陀螺的标度因数的温度特性和非线性进行综合补偿。在温度范围为-40℃^+60℃、角速率范围为0~7200(°)/s的条件下,标度因数误差由补偿前超过1.3′10^(-3)降低为小于5′10^(-6),标度因数精度提升了两个数量级,验证了补偿模型的有效性。补偿算法复杂度低,易于工程实现。

关键词：光纤陀螺大动态标度因数双线性插值补偿模型

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大动态光纤陀螺及其应用

现代防御技术 2017年第6期45卷 1-4页

作者：王磊陈杏藩刘承舒晓武浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027 浙江大学光学惯性与传感国防重点学科实验室浙江杭州310027

针对高速旋转载体中捷联器件对陀螺仪精度和测量范围要求高,传统器件满足不了要求,提出基于光纤陀螺实现大动态角速度测量的方法。该方法通过确定光学干涉条纹级数,实现对超过单值区间[-π,+π]的相位差检测,使陀螺在保持精度不变的前提... 详细信息

针对高速旋转载体中捷联器件对陀螺仪精度和测量范围要求高,传统器件满足不了要求,提出基于光纤陀螺实现大动态角速度测量的方法。该方法通过确定光学干涉条纹级数,实现对超过单值区间[-π,+π]的相位差检测,使陀螺在保持精度不变的前提下,动态范围扩展超过40 000(°)/s,为导引头视线稳定和导航系统姿态解算提供了一种简单、精度和可靠性高的方案,具有很强的工程应用价值。

关键词：高速旋转光纤陀螺捷联大动态干涉条纹视线稳定

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用于悬浮光力系统的低噪声四象限探测器研究

光学学报 2023年第11期43卷 1-8页

作者：王颖颖何沛彤梁韬高晓文蒋静陈杏藩胡慧珠之江实验室量子传感研究中心浙江杭州310023 浙江大学光电科学与工程学院浙江杭州310027

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。... 详细信息

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。

关键词：探测器光电探测器悬浮光力系统噪声分解共模抑制

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基于卡尔曼滤波的真空光阱悬浮微球位移探测

光子学报 2020年第5期49卷 87-93页

作者：蒋建斌胡慧珠李楠陈杏藩舒晓武刘承傅振海高晓文浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室杭州310027 之江实验室量子传感研究中心杭州310000

在光阱实际测量中,过程噪声以及光电测量噪声严重影响微球位移实时探测的灵敏度,针对这一问题,提出基于卡尔曼滤波的方法对微球位移进行探测.将光阱中微球运动的谐振子模型改写成卡尔曼滤波的状态转移矩阵形式,获得具有高灵敏度和高信... 详细信息

在光阱实际测量中,过程噪声以及光电测量噪声严重影响微球位移实时探测的灵敏度,针对这一问题,提出基于卡尔曼滤波的方法对微球位移进行探测.将光阱中微球运动的谐振子模型改写成卡尔曼滤波的状态转移矩阵形式,获得具有高灵敏度和高信噪比的微球位移信号.仿真结果表明:1 MHz的采样频率下,101kPa气压下滤波后的真空光阱微球位移的探测均方根误差从1nm降到0.27nm.实验结果表明,在293K、101kPa气压下对实测的微球位移信号进行滤波,探测均方根误差从2.8nm降到1.1nm;其他参数不变,在1Pa气压下均方根误差从5.2nm降到2.1nm.该方法可应用于高真空下光阱微球质心运动的激光冷却反馈方案.

关键词：真空光阱卡尔曼滤波位移探测谐振子激光冷却

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面向悬浮光力系统的集成化反馈控制器研究

导航定位与授时 2024年第2期11卷 28-34页

作者：王颖颖郑毅梁韬章逸舟傅振海高晓文陈杏藩胡慧珠之江实验室量子传感研究中心杭州310023 浙江大学光电科学与工程学院杭州310027

悬浮光力系统具有高灵敏度、高稳定性和低耗散等特点,有望发展成为新型高性能力学传感器。针对目前悬浮光力系统存在的反馈控制器兼容性差、软硬件成本高、集成度低等问题,提出了一种兼容多种反馈控制模式的软硬件设计方案,并研制了一... 详细信息

悬浮光力系统具有高灵敏度、高稳定性和低耗散等特点,有望发展成为新型高性能力学传感器。针对目前悬浮光力系统存在的反馈控制器兼容性差、软硬件成本高、集成度低等问题,提出了一种兼容多种反馈控制模式的软硬件设计方案,并研制了一套高度集成的反馈控制器,在160 mm×170 mm×42 mm的尺寸上集成了六通道模数/数模转换器、滤波器、现场可编程门阵列+微处理器(FPGA+ARM)等功能模块,并且开发了基于数字锁相环和比例积分微分(PID)控制器的控制算法,最终在同一套硬件系统上实现了跨尺度微粒的运动信息采集和反馈控制,以及数十赫兹至亚兆赫兹的感知带宽。实验结果表明,该集成反馈控制器能够实现超高真空(10-6 Pa量级)下亚微米及微米尺度微粒的稳定悬浮和运动控制。在扩展系统感知带宽的同时减小了整体体积,为悬浮光力传感技术的器件化奠定了基础。

关键词：反馈控制器集成化悬浮光力系统数字锁相环力学传感

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寻找图书馆决策信息服务的创新途径——以广东省立中山图书馆服务政府决策信息为例

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图书馆论坛 2014年第5期34卷 59-64,85页

作者：陈杏广东省立中山图书馆信息部 <决策内参>

在大数据时代的今天,拥有丰富数字资源的图书馆,随着社会发展的日新月异,在为各级政府提供决策信息服务方面,也面临着如何找到合适的用户,如何满足用户的需求,如何开发出具有参考价值和适用性信息产品的现实问题。文章以广东省立中山图... 详细信息

在大数据时代的今天,拥有丰富数字资源的图书馆,随着社会发展的日新月异,在为各级政府提供决策信息服务方面,也面临着如何找到合适的用户,如何满足用户的需求,如何开发出具有参考价值和适用性信息产品的现实问题。文章以广东省立中山图书馆信息开发实践为例,对此问题进行解析。

关键词：图书馆决策信息政府服务