新型高精度低温超流体陀螺关键技术研究

超流体陀螺利用物质波Sagnac效应来敏感惯性转动角速度，由于物质波速明显小于光速，原理上来说可以比激光陀螺敏感提高若干量级。国际上最新提出的基于超流体的角速度敏感原理，超流体交流Josephson效应所巧妙地把物质波干涉效果变成了宏观的振动，开辟了超高精度陀螺研究的一个很有生命力的新兴方向。本项目拟在国际最新研究进展和本团队模型研究的技术基础上，针对该类超流体陀螺仪面临的核心技术问题，在陀螺仪系统设计和实验研究关键技术方面开展以下工作：设计出高灵敏度、大工作范围可连续工作的超流体陀螺仪系统方案，建立系统模型并仿真研究以对方案进行调整，然后对设计系统建立半物理仿真平台开展实验研究，通过理论和实验相结合对超流体陀螺仪的性能和误差特性进行分析，为进一步发展超流体陀螺样机奠定基础。开展超流体陀螺关键技术研究对发展超高精度陀螺技术乃至建立超高精度的惯性导航系统有着十分重要的战略性意义。

超流体陀螺是基于物质波的干涉式陀螺仪，它具有高精度的测量潜力，并且具有独特的技术优势，是当前高精度陀螺仪领域的研究热点。基于超流体的物理机理以及超流体陀螺敏感角速度的原理，本项目研究了超流体陀螺的原理方案、噪声特性和半物理仿真平台。研究表明：采用热驱动和量程扩展方法，超流体陀螺可以长期稳定工作，其量程不受限制。热、随机旋转角振动、温度波动、频率波动噪声对超流体陀螺总输出噪声影响很小，总输出噪声主要由随机线振动噪声和检测元件噪声所决定；在角速度变化量的范围内，总输出噪声在1个数量级的范围内呈现先减小、再增大的变化规律；在约瑟夫森频率的范围内，输出噪声总体上呈现增大的趋势，在1Hz的带宽下，其变化范围在负8到负6次方数量级之间，但局部上出现了负4次方数量级的尖峰值。项目的研究成果推动了超流体陀螺理论和技术的发展，对于发展高精度陀螺仪技术有重要意义。