● 摘要
干涉型光纤陀螺(IFOG)是以光学SAGNAC效应为基础的新一代光纤角速度传感器,其特点是:无运动部件、体积小、重量轻、可靠性高、动态范围大、设计成本低、寿命长、精度应用覆盖面广、抗电磁干扰、无加速度引起的漂移、结构设计灵活等,这些特点使其在空间应用中具有独特的优势。光纤陀螺空间应用的一个关键问题是辐射对其性能的影响,空间辐射会导致陀螺精度下降,严重时甚至无法工作。为此,本文围绕光纤陀螺空间辐射影响及辐射防护问题,开展了以下几方面的研究工作:从光纤陀螺空间应用出发,分析了空间辐射环境特点及其对光纤陀螺组件、系统的影响,并利用Co60辐射源进行验证性实验研究。通过大量的实验数据分析,结果表明光纤陀螺受到一定剂量的辐射影响后,零偏变化较大,性能明显下降;主要光电器件性能均有不同程度的变化,其中光纤环损耗变化最为严重。深入分析了光纤的辐射效应机理及相关理论、模型,结合光纤损耗测试系统对光纤辐射影响进行了实验研究,得到了光纤辐射损耗与辐射剂量率、总剂量、工作光功率等因素的关系曲线,实验结果表明光纤辐射导入损耗随辐射剂量累积呈线性增长关系;辐射剂量率越高,损耗增长速度越快;工作光功率越大,损耗增长速度越慢,存在明显的光褪色效应,与理论分析相符。根据光纤褪色效应,提出了附加大功率光源对光纤陀螺光路进行褪色恢复的防护方法;并设计实验装置进行验证性实验,实验结果验证了该方法的可行性。最后本文对该设计在光纤陀螺抗辐射加固中的应用进行了初步讨论。
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