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光纤陀螺温度特性分析及建模补偿
引言
光纤陀螺是一种高精度、高稳定性的惯性导航仪器，在惯导制导、地震勘探和姿态控制等方面有着广泛的应用。然而，光纤陀螺的稳定性和精度受到多种因素的影响，其中温度是其中一个十分重要的因素。光纤陀螺的精度和稳定性随着温度的变化而发生变化，这对其精确导航等应用带来了很大的影响。因此，研究光纤陀螺的温度特性对提高其精度和稳定性有着重要的意义。
本文将介绍光纤陀螺的温度特性对其性能的影响，并针对其产生的误差进行建模和补偿，以提高其精度和稳定性。
光纤陀螺的温度特性
光纤陀螺的温度特性主要指其温度对光纤、激光器、检测器等组件的影响，进而影响光纤陀螺的性能。对于一般情况下的光纤陀螺，温度变化主要通过以下三种方式影响其性能：
1.光纤的折射率随着温度的升高而变化。根据Cauchy关系，折射率与温度存在一定的函数关系。光纤长度固定时，折射率的变化将导致光程差发生变化，进而影响光纤陀螺的测量精度和温度稳定性。
2.光纤易受温度变化的影响而引起线性热膨胀。对于光纤陀螺中的单根光纤，其长度会随着温度的升高而变化，进而引起光程差的变化。对于带有环形光纤的光纤陀螺，光纤环的长度和光程等价，所以环的温度变化将引起光程差的变化，影响光纤陀螺的测量精度和稳定性。
3.温度变化还会导致光子平均自由程的变化，进而影响光纤陀螺的分辨率和稳定性。
以上三种情况的影响，都会导致光纤陀螺的零漂和尺度因子出现偏差。因此，准确地补偿光纤陀螺的温度特性对提高其精度和稳定性至关重要。
建模和补偿方法
为了解决光纤陀螺的温度特性问题，可以采用建模和补偿的方法来提高其精度和稳定性。具体如下：
1.建立温度误差模型。通过对光纤陀螺中的光程差、尺度因子等参数与温度之间的关系进行分析，可以建立光纤陀螺的温度误差模型。该模型可以用于对光纤陀螺的温度误差进行补偿，并提高其精度和稳定性。
2.温度补偿算法。根据温度误差模型，可以采用不同的温度补偿算法来降低光纤陀螺的零漂和尺度因子误差。对于纯误差补偿方法，可以直接对测量数据进行补偿。而对于比例积分误差补偿方法，需要采用不同的比例系数和积分时间常数来优化补偿效果。
3.温度校准方法。为了保证温度补偿算法的精度和稳定性，在光纤陀螺的使用前需要进行温度校准。通过比较经过校准的光纤陀螺的输出数据与参考数据的差异，可以确定光纤陀螺的温度误差模型和补偿算法。
参考文献
[1]孙武,张汝京.光纤陀螺温度误差及补偿研究[J].光学精密工程,2016,24(2):535-541.
[2]李亚东,沈宏森,程志明等.基于光路径趋势的光纤陀螺温度误差校正[J].光学精密工程,2015,23(5):1365-1374.
[3]朱宏梅,黄昱智,张恩松.光纤陀螺温度漂移的误差模型建立及其补偿[J].中国惯性技术学报,2013,21(3):230-233.