监测超流干涉陀螺仪工作点的方法研究.docVIP

 监测超流干涉陀螺仪工作点的方法研究# 郑睿1,2，赵伟1，刘建业1，谢征1，冯铭瑜1** （1. 南京航空航天学导航研究中心； 5 10 2. 安徽工业大学电气信息学院） 摘要：基于萨格纳克效应的 4He 量子干涉仪对旋转高度灵敏，实现高精度超流体陀螺是其 应用的重要方向。本文分析了 4He 量子干涉仪输出信号的周期性的导致测量范围过小的问 题。为解决该问题，提出了全程监测结合递推运算的方法获取角速度信息。针对全程监测过 程中周期信号的盲点，设计了通过实时调整角速度矢量和面积矢量之间的夹角来辅助系统跳 跃盲点。利用加热注入热相位的方法，提出了工作点过零的判断方法。全程监测法能够实现 输入信号的实时跟踪，且没有最大测量范围的限制。 关键词：4He 量子干涉仪；超流体陀螺；全程监测法 中图分类号：V241.5 15 Research in Tracing work point of Superfluid Interference Gyroscope Zheng Rui1,2, Zhao Wei1, Liu Jianye1, Xie Zheng1, Feng Mingyu1 (1. Navigation Research Center, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics; 20 25 2. College of Electrical Engineering and Information, Anhui University of Technology) Abstract: The way of tracing the whole pattern in superfluid gyroscope is researched, the 4He quantum interferometer superfluid gyroscope has a very high sensitivity to rotation. Because the output signal of 4He quantum interferometer is periodic, the angular velocity is get by tracing the whole pattern. But the tracing process will encounter blind point of periodic signal. The way to solve this problem is to design the signal jumping the blind point by adjusting the angle between the angular velocity vector and area vector. The angular velocity passing through zero point can be detected by using putting the thermal phase. The way of tracing the whole pattern can trace the input angular signal on time and is not limited by maximal detecting range. Key words: 4He quantum interferometer; Superfluid gyroscope; way of tracing the whole 30 35 40 pattern 0 引言 超流体 4He 具有无粘性、量子化的特点。在化学势能的驱动下，超流体 4He 在弱连接处 发生约瑟夫森(Josephson)效应。基于萨格纳克效应的 4He 量子干涉仪对旋转具有极高的分辨 率。加里福利亚大学的伯克利分校的帕卡德组首先进行了 4He 超流体干涉仪的实验[1]，敏感 ?7 -1 ?9 -1 研究院应用 4He 量子干涉仪测量到了地球的重力磁效应[4,5]。以上研究表明，4He 量子干涉仪 具有实现超高精度惯性传感器的本质。但 4He 量子干涉仪应用于实际的惯性导航系统，实现 超流体陀螺还需解决很多基础性问题。这些问题包括陀螺数学模型的建立、陀螺输出信号周 期性的处理、陀螺噪声的分析与抑制等。南京航空航天大学导航研究中心已在该领域开展了 基金项目：国家自然科学基金；高等学校博士学科点专项科研基金(200802870011) 作者简介：郑睿，1980-，男，博士。研究方向：新型惯性传感器 通信联系人：刘建业，1957-，男，博士，教授，博士生