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广义相对论中的旋转传感激光器：一些技术说明与当前进展
摘要： 我们回顾了大型环形激光陀螺仪的现状，这类设备有望为广义相对论进动的地面测量做出贡献。目前，尽管这些装置具备此类测量的原始灵敏度，但仍受限于长期几何不稳定性、检测噪声以及分离地球物理效应所需物理模型中的缺陷。此外，微小的非互易性偏差会产生零漂误差，因此目前构建的任何激光系统都未达到绝对转速传感的要求。不过我们认为这些问题是可以克服的，而且环形激光陀螺仪测量低频至直流信号的能力在过去十年中已大幅提升。
关键词： 环形激光陀螺仪、萨格纳克干涉测量法、地球自转传感
更新于2025-09-19 17:13:59
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激光陀螺惯性测量单元的耦合动力学分析与解耦优化方法
摘要： 机械抖动环形激光陀螺（RLG）有效克服了锁区效应，确保了陀螺低角速率的敏感精度。然而在惯性测量单元（IMU）系统中，三个RLG的抖动激励会引起IMU结构的耦合振动，这可能严重限制RLG的测量精度。本文以激光陀螺IMU的振动频率响应特性为研究重点，采用多刚体动力学方法建立适用于振动频率响应分析的IMU动力学模型。基于该模型清晰描述了陀螺抖动激励下IMU的多自由度耦合振动，提出新型IMU动力学解耦优化方法以最小化耦合振动频率响应，并与既往最优设计方法进行对比。样机实验测试结果表明，新方法比既往最优设计方法更有效抑制了IMU的耦合振动。最终基于该新方法提升了IMU系统中RLG的测量精度，对实际工程应用具有重要价值。
关键词： 惯性测量单元（IMU）、多刚体动力学、环形激光陀螺仪（RLG）、耦合振动、机械抖动
更新于2025-09-16 10:30:52
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速率偏置模式下环形激光陀螺误差的校准方法
摘要： 环形激光陀螺（RLG）可根据惯性导航系统（INS）的工作状态，以机械抖动模式或速率偏置模式运行。通过接收外部指令，它可在两种模式间切换。为评估RLG在速率偏置模式下的性能，将基于RLG的惯性测量单元（IMU）安装在双轴转台上，转台为RLG提供恒定角速度使其工作于该模式。本文提出一种校准方法，用于标定速率偏置模式下RLG的标度因数误差、安装失准角及常值漂移。实验结果表明：三种陀螺在两种模式下的标度因数差异分别为9ppm、7ppm和3.5ppm；速率偏置模式下的RLG常值漂移与机械抖动模式存在差异，差值分别为0.017°/h、0.011°/h和0.020°/h；不同模式下RLG的输入轴失准角也发生变化。此外，还给出了速率偏置模式下RLG角度随机游走（ARW）的计算方法，实验显示该模式下RLG的ARW约为机械抖动模式的三分之一。
关键词： 环形激光陀螺仪、角度随机游走、陀螺仪、校准
更新于2025-09-12 10:27:22
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方形区域激光陀螺仪对角线的长度测量与稳定化
摘要： 大尺寸环形激光陀螺仪是高灵敏度惯性传感器，能在数秒内测量低于普朗秒（prad/s）的绝对角旋转速率。GINGER项目旨在通过地基实验以1%精度直接测量伦斯-蒂林效应。该系统基于一组大尺寸环形激光陀螺仪阵列，其机械设计要求微米级加工精度，并需保持几何结构稳定以确保仪器比例因子恒定?？刂品桨覆捎梅叫涡痴袂?，通过将两条对角线长度稳定在微米级精度来实现等长控制。GP2原型机专用于比例因子控制测试，首阶段采用干涉测量技术以数十纳米统计精度测定谐振腔对角线长度，并将其锁定至参考光学标准波长。设备连续运行超12小时且未损失灵敏度。GP2所在实验室采用常规温控（残余波动约1°C）。除验证控制有效性外，萨格纳克频率分析表明：在标准环境（0.01-10Hz频段）中，边长约一米的中小型低成本环形激光器也能实现纳弧秒（nrad/s）量级灵敏度——该指标满足旋转地震学及下一代引力波探测器等多种应用需求。
关键词： 萨尼亚克频率、比例因子控制、GINGER项目、伦斯-蒂林效应、环形激光陀螺仪
更新于2025-09-11 14:15:04
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具有增强萨格纳克灵敏度的非厄米环形激光陀螺仪
摘要： 陀螺仪在导航、定位和惯性传感等多种应用中至关重要1。通常，大多数光学陀螺仪依赖于萨格纳克效应——一种与旋转速度成线性比例的相对论性相位偏移2,3。在环形激光陀螺仪（RLG）中，这种偏移表现为发射光谱中的共振分裂，可通过拍频检测4。对更高精度RLG的需求推动了旨在突破几何约束限制、提升陀螺仪灵敏度的研究活动，包括尝试利用色散或非线性效应5-8。本文建立并实验验证了一种利用非厄米奇点（即异常点）增强萨格纳克比例因子的方法9-13。通过利用异常点附近RLG旋转灵敏度的提升，我们将共振分裂增强至最高20倍。该成果为下一代超灵敏紧凑型RLG铺平了道路，并为其他类型集成传感器的发展提供了实用方案。
关键词： 萨尼亚克灵敏度、非厄米特、超灵敏传感器、环形激光陀螺仪、异常点
更新于2025-09-11 14:15:04