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介紹了光纖陀螺在實(shí)際應(yīng)用過程中的環(huán)境適應(yīng)性問題,并從光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),總結(jié)了光子晶體光纖的獨(dú)特應(yīng)用優(yōu)勢(shì),指出將光子晶體光纖應(yīng)用于光纖陀螺中可很好地解決溫度、磁和輻射敏感等問題。通過實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了實(shí)心保偏光子晶體光纖的損耗、模式特性,以及溫度、磁場(chǎng)和核輻射對(duì)此種光纖的影響。同時(shí),研究開發(fā)了它與傳統(tǒng)保偏光纖的熔接對(duì)軸技術(shù),熔接點(diǎn)損耗和偏振串音達(dá)到0.7dB和-25dB。在此基礎(chǔ)上,研制出光子晶體光纖陀螺樣機(jī),陀螺零漂達(dá)到0.09(°)/h。研究和對(duì)比表明:在光纖陀螺中用光子晶體光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光纖,在減小溫度、輻射、磁場(chǎng)的影響和進(jìn)一步提高光纖陀螺性能方面具備很大的潛力。
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針對(duì)油氣井測(cè)量所面臨的小口徑、高溫、高沖擊等環(huán)境挑戰(zhàn),研究了一種應(yīng)用小口徑光纖陀螺和MEMS加速度計(jì)構(gòu)成的新型油氣井用快速定向測(cè)斜系統(tǒng),為確保該環(huán)境下的測(cè)量精度,提出了快速粗測(cè)與精測(cè)相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了優(yōu)化的二位置尋北方案,通過旋轉(zhuǎn)自動(dòng)調(diào)整測(cè)量位置,并用小波濾波對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,以實(shí)現(xiàn)儀器快速精密定向測(cè)斜。論文給出了系統(tǒng)方案、尋北測(cè)斜算法和小波濾波算法。測(cè)試結(jié)果表明:該系統(tǒng)90s定向精度優(yōu)于±1°,傾角精度達(dá)到±0.1°以內(nèi),信號(hào)傳輸距離超過9000m。該方案采用了固態(tài)結(jié)構(gòu)的慣性敏感器,使系統(tǒng)抗沖擊能力大大提高,可靠性增強(qiáng),各主要指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)動(dòng)調(diào)式定向儀,非常適合全天候野外作業(yè)環(huán)境,具有廣闊的應(yīng)用前景。
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